Biển Đại Tây Dương đã có sự biến động qua nhiều thập kỷ lớn với khoảng thời gian từ 50 đến 100 năm. Sự biến động này xuất hiện như một đặc tính linh hoạt của khí hậu bề mặt ở vùng Đại Tây Dương, như được minh họa bởi sự tái cấu trúc đối với vài thế kỷ trước. Sự biến đổi theo nhiều thập kỷ ở Đại Tây Dương có một đường không gian độc nhất đối với sự dị thường SST, với sự thay đổi ngược lại giữa Bắc và Nam Đại Tây Dương, và đường lưỡng cực này vừa chỉ ra sự tương quan rõ nét với sự thay đổi theo thập kỷ ở trận mưa Sahelian. Biến đổi thập kỷ trong tác động của bão cũng liên hệ với sự biến đổi SST theo nhiều thập kỷ ở Đại Tây Dương. AOGCM mô phỏng sự biến thiên nhiều thập niên ở Đại Tây Dương và cấu trúc không gian-thời gian có kết quả khá tương đồng với quan sát. Sự biến động này mô phỏng bởi AOGCMs bắt nguồn từ sự biến thiên trong MOC. Tuy nhiên, cơ chế kiểm soát sự biến thiên trong MOC khác biệt giữa các AOGCMs. Trong hầu hết AOGCMs, sự biến đổi có thể hiểu như một eigenmode biển ẩm, nó ngẫu nhiên được kích động bởi khí quyển. Tuy nhiên, trong một vài AOGCMs
khác sự tương tác lẫn nhau giữa biển và khí quyển có vai trò quan trọng hơn.Vai trò tương đối của quá trình ở vĩ độ thấp và cao cũng khác biệt giữa các mô hình . Sự biến thiên SST ở Đại Tây Dương cũng có thể dự báo trong phạm vi vài thập kỷ tới, nó đã minh chứng bởi những nghiên cứu dự báo truyền thống và dự báo tiềm năng. Chất lượng khí quyển không thể dự báo ở phạm vi thập kỷ trong nghiên cứu này, sự minh họa trong sự việc trên chỉ là những biến động cưỡng bức ngẫu nhiên.