Nhóm nghiên cứu đã tái tạo bối cảnh diễn ra những thay đổi về nhiệt độ nước biển ở eo biển Fram giữa Greenland và đảo Spitsbergen. Họ phân tích thành phần hóa học của các vi sinh vật biển và phát hiện ra rằng Bắc Băng Dương bắt đầu nóng lên vào đầu thế kỷ trước, khi dòng nước ấm hơn và mặn hơn từ Đại Tây Dương đổ ra - một hiện tượng được gọi là quá trình "Đại Tây Dương hóa" xảy ra trước hiện tượng ấm lên. Kể từ năm 1900, nhiệt độ nước đại dương đã tăng khoảng 2 độ C, trong khi lớp băng ở biển thu hẹp dần và độ mặn tăng lên.
Quá trình Đại Tây Dương hóa là một trong những lý do khiến Bắc Cực ấm lên, tuy nhiên các vệ tinh bắt đầu theo dõi quá trình này từ thập niên 1940. Khi Bắc Băng Dương ấm lên, băng tan (không chỉ băng biển, mà cả lớp băng trên đất liền) mạnh hơn ở vùng cực, gây ảnh hưởng đến mực nước biển toàn cầu. Lớp băng vĩnh cửu tan ra có thể thải ra một lượng lớn khí mê-tan.
Dự đoán nếu Bắc Cực ấm lên trong tương lai, lớp băng bao phủ Greenland tan bớt sẽ làm tốc độ lưu thông nước ở Biển Labrador chậm lại, điều này được cho là nguyên nhân gây ra hiện tượng Đại Tây Dương hóa. Các nghiên cứu mô phỏng khí hậu thường không mô phỏng hiện tượng nóng lên này ở Bắc Băng Dương, điều đó cho thấy sự hiểu biết chưa đầy đủ về các cơ chế chi phối tình trạng nóng lên của đại dương này.