Neben den Messungen konzentriert sich die Kritik der Klimaskeptiker vor allem auf die Interpretation der Daten und Modelle. Fragen nach Ursachen und Zusammenhängen der Klimaentwicklung stehen hier im Mittelpunkt. Hier eine kleine Auswahl der am häufigsten gebrachten Argumente und Einwände:

Natürliche Schwankungen
Einwand:
Das Klima der Erde hat im Laufe der Erdgeschichte immer wieder starke Temperaturschwankungen durchlebt. Auch der heutige Temperaturanstieg ist nichts weiter als ein winziger Ausschnitt aus einer langen Kette von natürlichen Auf und Abs. Ein Zusammenhang zwischen Klima und menschlichen Einflüssen ist daher weder nachweisbar noch nötig, um die Veränderungen zu erklären.

Entgegnung:
Es herrscht weitestgehend Einigkeit darüber, dass die gegenwärtige Erwärmung wahrscheinlich sowohl natürliche als auch anthropogene Ursachen hat. Während jedoch in der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts natürliche Einflüsse wie beispielsweise die Schwankungen der solaren Einstrahlung überwogen zu haben scheinen, deutet in der zweiten Hälfte alles auf einen stärker werdenden anthropogenen Einfluss hin. Vergleicht man die für das letzte Jahrhundert modellierten mit den tatsächlich beobachteten Werten, passt das Szenario mit sowohl natürlichen als auch anthropogenen Faktoren am besten auf die Realität.

Solarer Zyklus als Ursache
Einwand:

	Sonnenaktivitäten © SOHO

Nicht die Treibhausgase, sondern vor allem die Schwankungen in der Sonneneinstrahlung durch Veränderungen der Sonnenaktivität sind für Klimaschwankungen verantwortlich. Vor allem der 11-jährige Zyklus der Aktivität und der Sonnenflecken wirkt sich dabei aus. Perioden wie die "kleine Eiszeit" zwischen 1500 und 1800, als in Europa die Temperaturen deutlich absanken belegen dies.

Entgegnung:
Neue Studien unter anderem der NASA deuten darauf hin, dass die Auswirkungen von Schwankungen der solaren Aktivität auf das globale Klima nur gering sind. Nach Angaben der IPCC lässt sich der Anteil der 1750 bis 2000 durch solare Einflüsse hervorgerufenen Erwärmung auf rund 0,3 Watt pro Quadratmeter festlegen - weniger als ein Zehntel der wahrscheinlichen CO2-bedingten Erwärmung. Allerdings liegt der Unsicherheitsfaktor für die Einschätzung der Sonneneinwirkungen auch immerhin bei 67 Prozent.

Die Studien zeigen aber auch, dass der solare Zyklus größeren Einfluss auf die Energieflüsse und -Verteilung in der Atmosphäre hat und damit zwar nicht global, wohl aber regional deutliche Klimawirkungen auslösen kann. Dies könnte auch die "kleine Eiszeit" erklären, denn sowohl diese als auch die mittelalterliche Wärmeperiode, die ihr vorausging, lassen sich über Eisbohrkerne aus Gletschern und Eiskappen nur als regionale, nicht als globale Phänomene nachweisen.

Das IPCC merkt in seiner Diskussion der solaren Faktoren an, dass das Verständnis der solaren Prozesse und ihrer Klimaeinflüsse noch "sehr gering" sei. So weichen die in unterschiedlichen Studien ermittelten Schwankungen in der Sonneneinstrahlung während der letzten vierhundert Jahre stark voneinander ab, unter anderem, weil sich diese nur schwer im Nachhinein bestimmen lassen.