El aumento del nivel del mar es una de las más preocupantes consecuencias del cambio climático actual, en especial para la población que habita áreas costeras. Particularmente, la Antártica contiene un volumen de agua dulce de 26.920.000 km3. A través de modelos se muestra que la Antártica potencialmente contribuirá en cerca de un metro al aumento del nivel del mar para el año 2100 y alrededor de 12 m para el año 2500 en un escenario en el que continúan las altas emisiones de gases de efecto invernadero.

La tasa promedio de pérdida de hielo en esta región se ha incrementado en dos décadas. El deshielo ha pasado de 0,08 milímetros por año (equivalente al aumento del nivel del mar global) en el período 1992- 2001, a 0,4 milímetros por año durante el período 2002-2011.

De acuerdo con el quinto informe de evaluación del IPCC, el derretimiento del manto de hielo y de las plataformas de hielo flotantes del continente se concentra en la zona norte de la península Antártica y la región occidental del mar de Amundsen.

Las plataformas de hielo flotante siguen una tendencia de retroceso y desplome parcial que comenzó hace décadas. La Organización Meteorológica Mundial afirma que el 87 % de los glaciares de la península ha retrocedido en los últimos 50 años. Los estudios indicarían que el calentamiento del océano en esta
región y el aumento de transporte de calor por la circulación oceánica son responsables de la aceleración del derretimiento. A nivel global, este calentamiento tendría importantes consecuencias: si colapsan las plataformas de hielo de Groenlandia y Antártica occidental, el nivel del mar subiría unos 10 metros.

Dada la sensibilidad de la Antártica occidental al calentamiento del océano, durante el siglo XXI podría esperarse una disminución del manto de hielo en la zona si la temperatura promedio aumenta 2 °C durante las próximas décadas, que es el límite propuesto durante el Acuerdo de París. Además, las simulaciones climáticas indican que los mantos de hielo en esta región se redujeron en períodos más cálidos que el actual durante de los últimos millones de años, por lo que podría esperarse un comportamiento similar ante un escenario
de aumento de temperaturas. Por ejemplo, hace 125.000 años, cuando la temperatura de la Tierra era ligeramente superior a la actual, los niveles del mar eran entre 6,5 y 8 metros más elevados.

El equivalente aproximado a tres metros del nivel global del mar que corresponde al manto de hielo de la Antártica occidental está asentado sobre áreas con un fondo rocoso inclinado y podrían volverse inestables ante el aumento de temperaturas, con la consecuencia de un deshielo masivo.

Dentro de las proyecciones para el siglo XXI se espera que el aumento del calentamiento en la península Antártica y en la Antártica occidental acelerará la precipitación en zonas costeras, debido al desplazamiento de las tormentas hacia el polo, junto a vientos del oeste más fuertes, que podrían intensificar la corriente circumpolar antártica y, por lo tanto, transportar aguas cálidas hacia el continente antártico y bajo el hielo flotante.

El casquete polar antártico ha cambiado en los últimos años. Observaciones realizadas por la NASA indican que entre 2002 y 2016, la Antártica perdió aproximadamente 125 gigatoneladas de hielo por año, provocando un aumento del nivel global del mar de 0,35 milímetros por año. En la imagen creada con datos de GRACE (Gravity Recovery and Climate Experiment) por la NASA, los tonos naranja y rojo indican áreas que perdieron masa de hielo, mientras que las sombras azules indican áreas que ganaron masa glaciar. El blanco indica áreas donde ha habido muy poco o ningún cambio en la masa glaciar desde 2002. En general, las áreas cercanas al centro de la Antártica experimentaron pequeñas cantidades de cambio positivo o negativo, mientras que la capa de hielo de la Antártica occidental experimentó una pérdida significativa de masa glaciar (rojo oscuro) durante el período de 14 años. Las plataformas de hielo flotante están en gris debido a que no pueden ser medidas por GRACE y no a que no tengan pérdidas.

El calentamiento global contribuye a la desalinización de los océanos

Como consecuencia del calentamiento global en el océano se produce un fenómeno conocido como «freshening» o «desalinización» debido l ingreso de agua dulce a la superficie del océano, producto del derretimiento de glaciares.

Una de las consecuencias negativas de este fenómeno es que podría afectar los sistemas acuáticos del océano debido a los organismos que se encuentran aclimatados al agua de mar deberán adaptarse a nuevos niveles de salinidad. Esto podría ocasionar mortalidades repentinas, migración de especies y cambios en la estructura de las comunidades biológicas.

Mediciones de la salinidad en el océano Austral indican que existen fuertes señales de «freshening» durante las ultimas décadas. se ha estimado que la llegada del agua dulce al mar ha aumentado hasta en un 20% durante el periodo 1982 a 2008.