Такі кліматичні характеристики, як температура й опади, змінюються в широкому діапазоні між екстремальними (мінімальними і максимальними) значеннями. Хоча вони спостерігаються рідко, для розуміння природи клімату екстремальні показники так само важливі, як і середні. Найбільш теплим є клімат тропіків, причому клімат вологих тропічних лісів жаркий і вологий, а арідний низьких широт – жаркий і сухий. Максимальні температури повітря відзначені в тропічних пустелях. Найвища у світі температура – +57,8° С – була зареєстрована в Ель-Азізії (Лівія) 13 вересня 1922, а найнижча – –89,2°С на радянській станції «Схід» в Антарктиді 21 липня 1983. У різних районах світу були зареєстровані екстремальні значення кількості опадів. Наприклад, за 12 місяців із серпня 1860 по липень 1861 у містечку Черапунджі (Індія) випало 26 461 мм. Середня річна кількість опадів у цьому пункті, одному із самих дощових на планеті, ок. 12 000 мм. Про кількість снігу, що випав, мається менше даних. На станції Парадайс-Рейнджер у національному парку Маунт-Рейнир (шт. Вашингтон, США) протягом зими 1971–1972 було зареєстровано 28 500 мм снігу. На багатьох метеорологічних станціях у тропіках з довгими термінами спостережень узагалі жодного разу не були відзначені опади. Таких місць багато в Сахарі і на західному узбережжі Південної Америки. При екстремальних швидкостях вітру вимірювальні прилади (анемометри, анемографи й ін.) часто виходили з ладу. Найбільші швидкості вітру в приземному шарі повітря, імовірно, розвиваються в смерчах (торнадо), де, по оцінках, вони можуть набагато перевищувати 800 км/ч. В ураганах або тайфунах, вітер іноді досягає швидкості більш 320 км/ч. Урагани досить типові для Карибського регіону і західної частини Тихого океану.
ВПЛИВ КЛІМАТУ НА БІОТУ. Від клімату залежать температурний і світловий режими і вологозабезпеченість, необхідні для розвитку рослин і лимитирующие їхнє географічне поширення. Більшість рослин не може рости при температурі нижче +5° С, і багато видів гинуть при негативних температурах. Зі збільшенням температур зростають потреби рослин у волозі. Світло необхідне для фотосинтезу, а також для цвітіння і розвитку насінь. Затінення ґрунту кронами дерев у густому лісі придушує ріст більш низьких рослин. Важливим фактором є також вітер, що істотно змінює режим температури і вологості. Рослинність кожного регіону є індикатором його клімату, оскільки поширення співтовариств рослин у значній мірі обумовлено кліматом. Рослинність тундри в умовах субполярного клімату сформована тільки такими низькорослими формами, як лишайники, мохи, трави і невисокі чагарники. Короткий вегетаційний період і широке поширення багаторічної мерзлоти утрудняють ріст дерев усюди, крім річкових долин і схилів південної експозиції, де ґрунт улітку відтає на бульшую глибину. Хвойні ліси з ялини, ялиці, сосни і модрини, що називаються також тайгою, ростуть в умовах субарктического клімату. Вологі райони помірних і низьких широт особливо сприятливі для виростання лісів. Самі густі ліси присвячені до районів помірного морського клімату і вологих тропіків. Області вологого континентального і вологого субтропічного клімату теж здебільшого заліснені. При наявності сухого сезону, наприклад у районах субтропічного клімату із сухим літом або перемінно-вологим тропічним кліматом, рослини відповідним чином адаптуються, формуючи або низькорослий, або розріджений деревний ярус. Так, у саванах в умовах перемінно-вологого тропічного клімату переважають злаковники з одиночними деревами, що ростуть на великих відстанях одне від іншого. У семіарідних климатах помірних і низьких широт, де усюди (крім річкових долин) занадто сухо для росту дерев, панує трав'яниста степова рослинність. Злаки тут низькорослі, можлива також домішка напівчагарників і напівчагарничків, наприклад полину в Північній Америці. У помірних широтах злакові степи в більш вологих умовах у границь свого ареалу змінюються високотравними преріями. В арідних умовах рослини ростуть далеко одна від одного, часто мають товсту кору або м'ясисті стебла і листи, здатні запасати вологу. Самі посушливі райони тропічних пустель зовсім позбавлені рослинності і являють собою оголені кам'янисті або піщані поверхні. Кліматична висотна поясність у горах обумовлює відповідну вертикальну диференціацію рослинності – від трав'янистих співтовариств передгірних рівнин до лісів і альпійських лугів. Багато тварин здатні адаптуватися до широкого діапазону кліматичних умов. Наприклад, ссавці в холодному кліматі або узимку мають більш тепле хутро. Однак для них важлива також приступність їжі і води, що міняється в залежності від клімату і сезону. Для багатьох видів тварин характерні сезонні міграції з одного кліматичного району в іншій. Наприклад, узимку, коли трави і чагарники в умовах перемінно-вологого тропічного клімату Африки висихають, відбуваються масові міграції травоїдних тварин і хижаків у більш вологі райони. У природних зонах земної кулі ґрунт, рослинність і клімат тісно взаємозалежні. Тепло і волога визначають характер і темпи хімічних, фізичних і біологічних процесів, у результаті яких змінюються гірські породи на схилах різної крутості й експозиції і створюється величезна розмаїтість ґрунтів. Там, де ґрунт скований мерзлотою протягом більшої частини року, як у тундрі або високо в горах, процеси ґрунтоутворення уповільнені. В арідних умовах розчинні солі звичайно утримуються на поверхні ґрунту або в приповерхневих обріях. В вологих климатах надлишкова волога просочується вниз, виносячи розчинні мінеральні з'єднання і глинисті частки на значні глибини. Деякі із самих родючих ґрунтів є продуктами недавньої акумуляції – вітрової, флювіальної або вулканічної. Такі молоді ґрунти ще не піддалися сильному вилужуванню і тому зберегли запаси живильних речовин.
Поширення сільськогосподарських культур і методи оброблення ґрунтів тісно зв'язані з кліматичними умовами. Банани і каучукові дерева вимагають достатку тепла і вологи. Фінікові пальми добре ростуть тільки в оазисах в аридных низкоширотных областях. Для більшої частини культур в аридных умовах помірних і низьких широт необхідне зрошення. Звичайним типом землекористування в районах семіарідного клімату, де поширені злаковники, є пасовищне тваринництво. Бавовна і рис мають більш тривалий вегетаційний період, чим яриця або картопля, і всі ці культури страждають від заморозків. У горах сільськогосподарське виробництво диференціюється по висотних поясах так само, як природна рослинність. Глибокі долини у вологих тропіках Латинської Америки знаходяться в жаркому поясі (tierra caliente) і там вирощують тропічні культури. На трохи великих висотах у помірному поясі (tierra templada) типовою культурою є кава. Вище розташовується холодний пояс (tierra fria), де вирощують зернові культури і картоплю. У ще більш холодному поясі (tierra helada), розташованому трохи нижче снігової лінії, на альпійських лугах можливий випас худоби, а набір сільськогосподарських культур вкрай обмежений. Клімат впливає на здоров'я й умови життя людей так само, як і на їхню господарську діяльність. Людський організм утрачає тепло за рахунок випромінювання, теплопровідності, конвекції і випару вологи з поверхні тіла. Якщо ці втрати занадто великі в холодну погоду або занадто малі в жарку погоду, людина випробує дискомфорт і може занедужати. Низька відносна вологість і велика швидкість вітру підсилюють ефект охолодження. Зміни погоди приводять до стресів, погіршують апетит, порушують біоритми і знижують опірність людського організму хворобам. Клімат впливає також на умови існування патогенних мікроорганізмів, що викликають захворювання, і тому виникають сезонні і регіональні спалахи захворювань. Епідемії пневмонії і грипу в помірних широтах часто бувають узимку. Малярія поширена в тропіках і субтропіках, де існують умови для розмноження малярійних комарів. Захворювання, обумовлені неправильним харчуванням, побічно зв'язані з кліматом, тому що в харчових продуктах, вироблених у тім або іншому регіоні, у результаті впливу клімату на ріст рослин і склад ґрунтів може не вистачати деяких живильних речовин.
ЗМІНИ КЛІМАТУ. Гірські породи, копалини рослинні залишки, рельєф і льодовикові відкладення містять інформацію про значні коливання середніх температур і опадів протягом геологічного часу. Зміни клімату також можуть вивчатися на підставі аналізу річних кілець деревини, алювіальних відкладень, донних опадів океанів і озер і органічних відкладень торфовищ. Протягом декількох останніх мільйонів років у цілому відбувалося похолодання клімату, а зараз, судячи з безперервного скорочення полярних льодовикових покривів, ми, напевно, знаходимося наприкінці льодовикового періоду. Кліматичні зміни за історичний період іноді можна реконструювати на основі інформації про голод, повені, закинуті поселення і міграціях народів. Безперервні ряди вимірів температури повітря існують тільки для метеорологічних станцій, розташованих переважно в Північній півкулі. Вони охоплюють лише не набагато більше одного сторіччя. Ці дані свідчать, що за останні 100 років середня температура на земній кулі підвищилася майже на 0,5°С. Ця зміна відбувалися не плавно, а стрибкоподібно – різкі потеплення змінювалися відносно стабільними етапами. Фахівці різних областей знання запропонували численні гіпотези для пояснення причин кліматичних змін. Одні думають, що кліматичні цикли визначаються періодичними коливаннями сонячної активності з інтервалом ок. 11 років. На річні і сезонні температури могли впливати зміни форми орбіти Землі, що приводило до зміни відстані між Сонцем і Землею. В даний час Земля знаходиться ближче усього до Сонця в січні, однак приблизно 10 500 років тому таке положення вона займала в липні. Згідно ще одній гіпотезі, у залежності від кута нахилу земної осі мінялася кількість сонячної радіації, що надходила на Землю, що впливало на загальну циркуляцію атмосфери. Не виключено також, що полярна вісь Землі займала інше положення. Якщо географічні полюси знаходилися на широті сучасного екватора, то, відповідно, зміщалися і кліматичні пояси. Так звані географічні теорії пояснюють довгострокові коливання клімату рухами земної кори і зміною положення материків і океанів. У світлі глобальної тектоніки плит протягом геологічного часу материки переміщалися. У результаті мінялося їхнє положення стосовно океанів, а також по широті. У процесі горотворення формувалися гірські системи з більш прохолодним і, можливо, більш вологим кліматом.
Парниковий ефект. Забруднення атмосфери теж сприяє зміні клімату. Великі маси пилу і газів, що надходили в атмосферу при виверженнях вулканів, епізодично ставали перешкодою на шляху сонячної радіації і приводили до охолодження земної поверхні. Підвищення концентрації деяких газів в атмосфері збільшує загальну тенденцію до потеплення. Подібно скляному дахові теплиці, багато газів пропускають більшу частину теплової і світлової енергії Сонця до поверхні Землі, але перешкоджають швидкій віддачі випромінюваного нею тепла в навколишній простір. Основними газами, що спричиняють «парниковий» ефект є водяна пара і вуглекислий газ, а також метан, фторвуглеводи й оксиди азоту. Без парникового ефекту температура земної поверхні понизилася б настільки сильно, що вся планета покрилася би льодом. Однак надмірне посилення парникового ефекту також може стати катастрофічним. З початку промислової революції кількість парникових газів (в основному вуглекислого) в атмосфері зросло за рахунок господарської діяльності людини й особливо спалювання викопного палива. Багато учених у даний час думають, що ріст середньої глобальної температури після 1850 відбувся головним чином у результаті збільшення змісту в атмосфері вуглекислого газу й інших парникових газів антропогенного походження. Якщо сучасні тенденції використання викопного палива збережуться й у 21 в., середня глобальна температура може підвищитися на 2,5–8°С к 2075. За умови використання викопного палива більш швидкими, чим у даний час, темпами таке збільшення температури може відбутися вже до 2030. Прогнозоване підвищення температури може привести до танення полярних льодів і більшості гірських льодовиків, у результаті чого рівень моря підніметься на 30–120 див. Усе це може також відбитися на зміні погодних умов на Землі з такими можливими наслідками, як тривалі посухи у ведучих сільськогосподарських регіонах світу. Однак глобальне потеплення як наслідок парникового ефекту може бути уповільнено, якщо скоротити викиди вуглекислого газу при спалюванні викопного палива. Таке скорочення зажадало би обмежень його використання в усім світі, більш ефективного споживання енергії і розширення застосування альтернативних енергетичних джерел (наприклад, енергії води, Сонця, вітру, водню й ін.).
