Основываясь на результатах этой работы, он приходит к выводу о возможности быстрого рукотворного потепления в Арктике. Он считал, что для этого достаточно распылить над Арктикой сажу. Быстрое потемнение поверхности льда и снега должно было увеличить количество поглощённой солнечной радиации и привести к ускоренному таянию морских льдов.
После освобождения Арктики от плавающих льдов, их образование в последующие сезоны стало бы невозможным из-за того, что открытая поверхность воды поглощает гораздо больше солнечной энергии, чем поверхность льда и снега. Эти мысли Будыко изложил в статье «О некоторых способах изменения климата», опубликованной в журнале «Метеорология и гидрология» за 1962 г.
Дальнейшие более детальные исследования и данные математического моделирования, полностью подтвердили правоту выводов Будыко. Данный проект реализован не был, но эта идея была запатентована и вошла в историю как единственный до настоящего времени и патент на изменение климата.
В это же время понимание важности обратной связи между льдами и климатом натолкнула Будыко на создание математической модели глобального климата, в которой изменение температуры связаны не только с изменениями солнечной радиации, но и интенсивностью обратной связи между льдами и тепловым балансом. Такая модель была опубликована в 1968 году в журнале «Метеорология и гидрология».
В ГГО проблема антропогенного изменения глобального климата привлекла внимание учёных климатологов в 1961–1962 гг., когда были проведены первые научные совещания по этой проблеме. Из материалов совещаний, из сообщений Будыко и др., следует,что при дальнейшем развитии энергетики существенные изменения глобальной температуры в недалёком будущем.
В них также обращалось внимание на то, что для изменения климата большое значение имеет устойчивость морских полярных льдов, площадь которых оказалась связанной положительной обратной связью с температурой воздуха в высоких широтах. Даже небольшое повышение температуры, вызванное увеличением концентрации СО2, может привести к таянию морских льдов и должно сопровождаться изменением климата в высоких и средних широтах северного полушария. С этого же времени в СССР были организованы систематические исследования антропогенного изменения климата.
Так как перспектива изменения глобального климата имела значение для всех стран мира, в изучении этой проблемы значительную роль стало играть международное научное сотрудничество. Первое совещание советских и американских учёных климатологов состоялось в 1966 году, на котором было уделено особое внимание вопросу об устойчивости морских полярных льдов в условиях антропогенного изменения климата.
В 70-х годах состоялась уже серия советско-американских симпозиумов по этой проблеме и связанных с ней проблемой палеоклиматологии (истории климата).
В эти же годы существенно повысился интерес к этой проблеме и во многих других странах. В 1970 году в США было проведено международное совещание по проблеме воздействия человека на окружающую среду, по результатам которого были опубликованы доклады в виде монографии (SCEP, 1970), в которой опубликован один из выводов совещания
«…мы подчёркиваем, последствия влияния СО2 на температуры воздуха к 2000 году на 0,8°С по сравнению с 1900 годом. Однако этот результат не был использован для оценки климатических условий будущего по двум причинам: из-за сомнения в реальности результата, вследствие отсутствия надёжной климатической теории, и кроме того, многие исследователи считали, что эта величина не имеет большого практического значения.
Другую точку зрения по этой проблеме высказал Будыко в своей работе «Влияние человека на климат», опубликованной в 1972 г. В этой работе была использована полуэмпирическая теория термического режима атмосферы, разработанная автором, для количественного расчёта естественных изменений климата в четвертичный период и в течение последнего столетия. Поскольку результаты этих расчётов хорошо согласуются с данными наблюдений, был сделан вывод о возможности применения этой теории для прогноза антропогенных изменений климата.
Хотя причины изменений климата интересовали многих учёных, но к этому времени не было общепринятого мнения о физическом механизме изменения климата как для современной эпохи, так и для климатов геологического прошлого. В 60–70 гг. в результате этих исследований Будыко создал новое направление метеорологической науки – физическую климатологию (теорию климата).
В конце тех же 60-х Будыко обратил внимание на то, что влияние на климат оказывает не только солнечная радиация, но и такие атмосферные факторы как климат для длительного периода времени и связанная с этим угроза для общества столь серьёзны, что необходимо расширить исследования климатических условий будущего».
В этой монографии был опубликован также вывод, полученный Манабе о возможности повышения средней концентрации двуокиси углерода СО2 и мелкие пылевые частицы – аэрозоли. Эти свои идеи он объединил в вышедшей в 1971 г. книге «Климат и жизнь».