Els sistemes aquàtics continentals inclouen rius, estanys (o llacs), llacunes (o estanyols) i embassaments com a masses d’aigua superficials. Aquests sistemes recullen tant les influències climàtiques com les que són fruit de l’activitat humana que es desenvolupa a la conca, de les quals les dinàmiques hidrològica, sedimentària, biogeoquímica i biològica són receptores directes. El canvi climàtic afecta la quantitat i la freqüència de les pluges i l’evapotranspiració que s’efectua a la conca, amb efectes directes en la magnitud i la freqüència dels patrons hidrològics. S’estima que el canvi climàtic pot ser el detonant de l’augment de la freqüència d’esdeveniments extrems i transitoris (com ara les sequeres i les avingudes) a les regions amb clima mediterrani, i de l’augment de la raresa de les condicions hidrològiques basals: els sistemes funcionaran cada vegada més en règim episòdic, mentre que els canvis progressius i estacionals seran més difusos. L’increment anòmal de la temperatura pot ser la causa de la disminució de la coberta del gel en els estanys pirinencs, de l’avançament i la prolongació del període d’estratificació de les masses d’aigua lacustres, i de l’increment de la temperatura de l’aigua fluvial, amb implicacions biogeoquímiques i per a la biodiversitat. L’augment de la freqüència d’aquests episodis extrems té implicacions múltiples per als ecosistemes. D’una banda, les crescudes afavoreixen el pas ràpid de l’aigua i dels materials, cosa que comporta pics puntuals de més productivitat als ecosistemes receptors (com ara els estanys i els embassaments, les zones al·luvials i deltaiques i les zones costaneres); de l’altra, les sequeres fragmenten el continu fluvial o bé disminueixen dràsticament la durada del període d’inundació de les masses estagnants temporànies. Durant els períodes de cabal baix, que es preveu que seran més extensos a conseqüència del canvi climàtic, el temps de residència de l’aigua al sistema s’allargarà considerablement. Això té implicacions biogeoquímiques molt rellevants, amb la prevalença de processos anaeròbics que produeixen gasos amb efecte d’hivernacle, com ara l’òxid nitrós, fruit de la desnitrificació, o el metà. També s’espera que s’afavoreixi la respiració de la matèria orgànica respecte de la producció de nova biomassa, fet que entenem com un afavoriment progressiu de l’heterotròfia. La biodiversitat dels sistemes aquàtics continentals pot ser afectada pel canvi climàtic. Els ecosistemes aquàtics mediterranis presenten una diversitat elevada de fauna i flora, i per bé que la biota s’ha adaptat als canvis hidrològics extrems, l’increment d’aquests pot posar-la al límit de la capacitat de resiliència. Això pot empitjorar les condicions vitals dels organismes i, a mitjà termini, deixar nínxols buits i exposats a la invasió per espècies no natives. En pot resultar l’homogeneïtzació de les comunitats i la disminució del nombre d’espècies endèmiques, ara per ara molt més abundants que en moltes altres regions climàtiques. L’acció humana directa pot tenir un efecte sinèrgic en les conseqüències potencials del canvi climàtic. La capacitat de retenció de nutrients dels rius (el procés d’autodepuració) disminueix quan se n’incrementa la concentració, ja que el sistema se sobresatura de nutrients. Les entrades contínues procedents de les depuradores d’aigües residuals contribueixen a un excés de nutrients, fet que augmenta en condicions de cabal baix. La derivació i la regulació (per mitjà de canals, preses i embassaments), o el confinament de les masses d’aigua, interfereixen en les dinàmiques hidrològiques i sedimentàries dels ecosistemes respectius, compliquen la interpretació de l’efecte del canvi climàtic i, fins i tot, posen en segon pla l’efecte que el canvi climàtic exerceix sobre aquests ecosistemes. Es tracta de l’anomenat canvi global, el qual inclou tant els efectes del canvi climàtic com les alteracions que l’home realitza a escales temporals i espacials diferents