تغییرات اقلیمی، فراوانی و شدت خشکسالی‌های شدید را در کل خاورمیانه افزایش داده است. خشکسالی‌های طولانی‌مدت، رواناب سطحی و تغذیه آب‌های زیرزمینی را کاهش می‌دهد و دریاچه را سریع‌تر خشک می‌کند. خشک شدن دریاچه ارومیه، نتیجه فعالیت‌های انسانی (استفاده ناپایدار از آب برای کشاورزی) و البته تحت تاثیر تغییرات اقلیمی است که استرس‌های طبیعی را تشدید می‌کند. تغییرات اقلیمی نقش مهمی در خشک شدن حوضه از طریق چندین ساز و کار داشته است. گرم شدن کره زمین باعث افزایش دمای منطقه در حوضه دریاچه ارومیه (منطقه اقلیمی خشک / نیمه خشک) شده است. میانگین دما در شمال‌غربی ایران از دهه ۱۳۵۰ حدود ۱ تا ۲ درجه سانتیگراد افزایش یافته و تبخیر دریاچه و رودخانه‌های تغذیه‌کننده آن را تسریع کرده است. سرعت تبخیر بیشتر باعث کاهش انباشت آب در دریاچه و کاهش حجم آن می‌شود. مدل‌های اقلیمی کاهش طولانی‌مدت بارش سالانه در منطقه را به دلیل تغییر الگوهای گردش جوی (مانند تضعیف جریان رطوبت مدیترانه) نشان می‌دهند. زمستان‌های گرم‌تر تجمع برف را کاهش می‌دهد، که از نظر تاریخی ۶۰ تا ۷۰ درصد از جریان ورودی دریاچه ارومیه را از طریق ذوب برف بهاری تامین می‌کرده است. ذوب برف کمتر به معنای کاهش آب شیرین است.