A szervezet a globális felmelegedés jelenségét tíz úgynevezett globális klímaváltozási indikátorral támasztja alá, amit honlapjukon tettek közzé.

Ezek közül az első a felszíni - szárazföldi és óceánok fölötti - hőmérséklet emelkedő trendje. Ezt a NOAA és más intézmények is kimutatták. Szemléletes példaként megemlítik, hogy a valaha mért tíz legmelegebb év mind az utóbbi 12 évre esett.

A NOAA - amerikai intézmény lévén - jelzőnek tekinti az Egyesült Államok felszíni hőmérsékletét is, amely ugyancsak emelkedést mutat összhangban a globális átlaggal.

A harmadik mutató a tengerszint emelkedése. Ezt egyrészt az óceánok hőtágulása, másrészt az olvadó jégtakaró és gleccserek okozzák. Az elmúlt 100 évben a világtenger vízszintje átlagosan évi 1,7 milliméterrel emelkedett, 1993 óta ennek mértéke 3,5 milliméterre nőtt.

Külön paraméterként tartják számon az óceánok vizének melegedését is. A valaha mért legmelegebb évek sorrendben: 1988, 2003, 2005 és 2009.

Szintén a globális felmelegedésről tanúskodik az északi sarkvidéki jégborítás visszahúzódása. Ez tovább fokozza a felmelegedést, mivel a nyílt vízfelület több hőt nyel el a napsugarakból, mint a jégpáncél. Becslések szerint a nyári jégborítás a közeljövőben teljesen el is tűnhet.

Visszahúzódóban vannak a gleccserek is. A folyamat már mintegy száz éve tart, de az elmúlt évtizedben felgyorsult. A gleccserek olvadása emeli a tengerszintet, és vízellátási nehézségekhez vezet a világ számos táján.

A klímaváltozást támasztják alá az elmúlt négy évtizedben egyre gyakoribbá váló szélsőséges időjárási jelenségek, természeti katasztrófák. Sok kutató hangsúlyozza, hogy itt valószínűségi és nem közvetlen ok-okozati összefüggésről van szó, azaz egy-egy katasztrófát nem lehet egyértelműen az éghajlatváltozással magyarázni.

A klímamodellek alapján az utóbbi évtizedek felmelegedését nem lehet természeti körülményekkel magyarázni, az emberi tevékenység az üvegházgáz-kibocsátás révén elsődleges szerepet játszott benne.

A kilencedik indikátor a légköri széndioxid-koncentráció emelkedése. Az elmúlt 800 ezer évben ennek mértéke 170 és 300 ppm (milliomod térfogatrész) között mozgott, 2010 májusában viszont elérte addigi csúcsát, a 392,94 ppm-es szintet.

A NOAA tizedik jelzőszáma a Földet elérő napenergia mennyisége. Ez az utóbbi évtizedekben nem nőtt, miközben a földi átlaghőmérséklet emelkedett. Ez a tény rendkívül valószínűtlenné teszi, hogy a Nap szerepet játszana a globális felmelegedésben.