پیش بینی آب و هوای آینده چالش کمی نیست و در سال های اخیر براساس تغییرات آب و هوایی موجود، پیش بینی شده که ممکن است تا سال 2100 دمای کره زمین تقریباً 6 درجه سانتیگراد افزایش یابد و سبب ذوب شدن یخ های قطبی و افزایش سطح دریا شود. اما خوشبختانه، اگر دولت ها بتوانند برای کاهش انتشار گازهای گلخانه ای در سطح جهانی اقدام کنند، ممکن است ثابت شود که روند گرم شدن حتی از حداقل پیش بینی 1.4 درجه سانتیگراد بسیار پایین است.

 چنین پیش بینی های آینده براساس مدل سازی پیچیده ای انجام می شود که صحت آن بستگی به کیفیت داده های مبتنی بر آنها دارد. ایزوتوپ های محیطی یکی از قدرتمندترین ابزارها برای بررسی تغییرات آب و هوایی و واکنش زیست محیطی به این تغییرات هستند. دلیل این امر آن است که این ایزوتوپ ها، چه پایدار و چه رادیواکتیو، در بایگانی های مختلف طبیعی مانند رسوبات موجود در دریاچه ها و اقیانوس ها، یخ در یخچال های طبیعی یا یخ های قطبی، آب در باران و اقیانوس ها و حتی درختان حفظ می شوند. تغییرات ظریف غلظت یا نوع ایزوتوپ ها را می توان به طور دقیق اندازه گیری و مقایسه کرد تا بتوان تاریخچه دقیق آب و هوایی را بازسازی کرد؛ همچنین می توان از این داده ها برای بررسی فعل و انفعالات پیچیده بین خورشید، جو، اقیانوس ها و زیست کره استفاده کرد که روی هم تأثیر می گذارد.

یکی از رایج ترین کاربردهای ایزوتوپ ها، به ویژه کربن 14 (14C)، آن است که بر اساس میزان پوسیدگی شناخته شده برای 14C، می توان تخمینی از زمان جذب آن برای اولین بار به دست آورد. این روش، که به عنوان تاریخ گذاری رادیوکربن شناخته می شود که به طور گسترده ای برای تاریخ گذاری فسیل ها و رسوبات استفاده می شود، اما علاوه بر این موضوع، می تواند در مطالعات جوی  نیزمورد استفاده قرار گیرد، زیرا دی اکسید کربن در جو زمین به مقدار زیاد وجود دارد.

از ردیابی ایزوتوپهای پایدار 14C و سرخوش مانند کربن 13 (13C) و اکسیژن 18 (18O) در دی اکسید کربن اتمسفر می توان برای بررسی فعل و انفعالات بین مخازن کربن اقیانوسی، جوی و زمینی در طول زمان استفاده کرد. دی اکسید کربن نیز از گازهای گلخانه ای مهم است و مطالعه حرکت آن در طول زمان برای درک نقش آن در تغییر اقلیم اهمیت بیشتری پیدا می کند.

به طور کلی می توان گفت؛ از آن جایی که مطالعه ی ایزوتوپ های محیطی نقش مهمی در درک تغییرات آب و هوایی گذشته دارد و این درک از تغییرات گذشته است که کلید پیش بینی تغییرات آینده است که نه تنها ممکن است بر دمای کره زمین بلکه بر نیازهای انرژی، در دسترس بودن آب آشامیدنی و منابع غذایی کافی نیز تأثیر بگذارد؛ از این نظر، ایزوتوپ ها ابزاری بسیار ارزشمند برای کمک به دانشمندان  در نگاه به آینده و ایجاد گزینه هایی برای به حداقل رساندن تأثیرات تغییرات آب و هوای جهانی هستند.