Великомасштабні разові події. Зміна клімату в результаті діяльності людини володіє потенціалом для початку великомасштабних змін у системах Землі, що можуть мати серйозні наслідку в регіональному або глобальному масштабах. Імовірності ініціювання подібних явищ недостатньо зрозумілі, однак їх не слід ігнорувати, з огляду на серйозність їхніх наслідків. Події подібного типу, які можуть бути, імовірно, ініційовані, включають повне або часткове припинення формування північноатлантичних и антарктичних глибинних вод, розпад Західно-антарктичного и Гренландського льодових щитів і великі пертурбації в динаміці вуглецю, регульованого біосферою. Визначення термінів і імовірностей настання великомасштабних збоїв являється важким, оскільки ці явища викликаються комплексною взаємодією між компонентами кліматичної системи. Практичний вплив непостійного характеру може викликати затримку початку процесу на десятиліття-століття. Ці ініціюючі механізми відчутно реагують на масштаби і темпи зміни клімату. Значне підвищення температури може привести к великомасштабним збоям у функціонуванні кліматичної системи (середня вірогідність). Подібні збої можуть викликати серйозні наслідки в регіональному і навіть глобальному масштабі, однак дотепер не проведені глибинні аналізи наслідків. Кілька моделей імітацій клімату показують повне припинення північноатлантичної термогалинної циркуляції у випадку значного потепління. Хоча для повного припинення може знадобитися декілька століть, припинення конвекції в регіональному масштабі и значне ослаблення термогалинної циркуляції можуть відбутися протягом наступного сторіччя. Якщо це станеться, дана подія може привести до швидкої зміни регіонального клімату в Північноатлантичному регіоні із серйозними наслідками для суспільства і екосистем. Руйнування західно-антарктичного льодового щита викликає глобальний підйом рівня моря на кілька метрів, адаптуватися до якого може виявитись досить важко. Хоча на подібний розпад може піти, імовірно, багато сотень років, схожий процес може неминуче початися в наступному сторіччі. Відносна величина процесів зворотного зв'язку, зв'язаних із проходженням циклу вуглецю через океани и земну біосферу, буде порушена в результаті підвищення температури. Досягнення межі і зменшення чистого ефекту поглинання земною біосферою, що згідно прогнозам відбудуться протягом наступного сторіччя, поряд з аналогічними процесами можуть привести до домінування позитивних зворотних зв'язків над негативними і значному посиленню тенденції потепління. Явище Ель-Ніньо /південне коливання (ЕНСО) Найбільше природне коливання клімату в між річному тимчасовому масштабі — це явище Ель-Ніньо /південне коливання (ЕНСО). Термін «Ель-Ніньо» спочатку застосовувався до щорічного слабкого теплого океанського руху, що проходить у південному напрямку уздовж узбережжя Перу, приблизно в період Різдва, і яке лише згодом стали зв'язувати з незвичайно масштабними потепліннями. У той же час, потепління в прибережній зоні часто зв'язане з набагато більш великим аномальним потеплінням океану в напрямку міжнародної демаркаційної лінії добового часу, і саме це явище, що охоплює весь басейн Тихого океану, створює зв'язок з аномальними моделями глобального клімату. Атмосферний компонент, зв'язаний з «Ель-Ніньо», іменується «південне коливання». Учені часто називають це явище ЕНСО (явище Ель-Ніньо / південне коливання), при якому відбувається взаємодія між атмосферою й океаном. ЕНСО — це природне явище, і існують вагомі докази того, що воно продовжується протягом тисячоріч – так засвідчують дані, отримані завдяки кернам коралів і льодовикового льоду Анд. Стан океану й атмосферні умови в тропічній частині Тихого океану рідко характеризуються усередненими показниками і коливаються скоріше з нерегулярними інтервалами між подіями Ель-Ніньо і протилежною фазою Ла-Нінья, приводячи до охолодження цілого басейну тропічної частини Тихого океану, при цьому це явище найчастіше відбувається в періоди з розривом порядку 3—6 років. Найбільш інтенсивна фаза кожної події звичайно продовжується біля року. Яскраво виражена структура температур морської поверхні в Тихому океані створює умови для подій ЕНСО. Головними характеристиками є «теплі басейни» у тропічному районі західної частини Тихого океану, де знаходяться самі теплі океанські води у світі, набагато більш холодні води в східній частині Тихого океану і холодні води у виді мови уздовж екватора, що більше всього виявляються в жовтні і менш всього в березні місяці. Атмосферні східні пасати в тропіках акумулюють теплі води в західній частині, створюючи кут нахилу рівня моря уздовж лінії екватора 0,60 м зі сходу на захід. Вітри надають руху поверхневим океанським рухам, що визначають місця потоків і відхилень поверхневих вод із глибин уздовж екватора і західного узбережжя Американського континенту, сприяючи розвиткові фітопланктону, зоопланктону і відповідно риби. Оскільки конвекція і грози частіше відбуваються більш теплими водами, структура температур поверхні моря визначається розподілом опадів у тропіках, у свою чергу, визначає структури атмосферного нагрівання в результаті звільнення схованого тепла викликає широкомасштабні циркуляції мусонного типу в тропіках і відповідно визначає характер вітрів. Це міцне сполучення факторів атмосфери океану в тропіках викликає явище Ель-Ніньо. В Ель-Ніньо теплі води з західної тропічної Тихого океану рухаються в східному напрямку послаблення пасатів, зрушуючи схему тропічних злив більше послабляючи пасати, і підсилюючи, таким чином, зміни температур моря. Рівень моря знижується на заході, але піднімається на сході на 0,25 м у міру теплі води рухаються уздовж екватора в східному напрямку. У той же час, зміни в атмосферній циркуляції не обмежуються тропіками, а поширюються бальними масштабами і впливають на струминні течії штормів у середніх широтах. Приблизні схеми мають місце під час протилежної фази Нінья даного явища. Зв'язані з ЕНСО зміни викликають значні коливання погоди і клімату в усьому світі, продовжуються щорічно. Останні нерідко дуже сильно впливають на населення землі і суспільство внаслідок зв'язаних з ними посух, повеней, хвиль і інших змін, що серйозно порушують діяльність в області сільського господарства, рибних промислів, стану навколишнього середовища.

Екстремальні явища погоди. Кліматичні наслідки зв'язані з екстремальними явищами погоди які також відносяться до наслідків зміни клімату. Значний потенціал збитку в результаті екстремальних явищ визначається їхньою суворістю, несподіванкою і непередбачуваністю, що робить їхній складними для адаптації. Моделі розвитку можуть збільшити уразливість для екстремальних явищ. Наприклад, великомасштабний розвиток уздовж прибережних районів підвищує схильність до штормових нагонів і тропічних циклонах, підвищуючи, таким чином їхню уразливість. Частота і масштаби багатьох екстремальних кліматичних подій підвищуються навіть при незначному рості температури і будуть ставати ще більшими при більш високих температурах (висока вірогідність). До числа екстремальних явищ відносяться, наприклад, повені, недостатня зволоженість ґрунту, тропічні циклони, шторми, високі температури і пожежі. Наслідки екстремальних явищ нерідко носять місцевий характер і можуть значно впливати на конкретні сектори і регіони. Посилення екстремальних подій може привести до виходу за межі критичних, конструктивних і природних граничних значень, після яких починається швидке збільшення масштабів наслідків (висока вірогідність). Численні наступні не екстремальні події можуть також створити проблеми, оскільки вони можуть знизити адаптаційний потенціал в результаті виснаження резервів компаній по страхуванню и повторному страхуванню. Підвищення частоти і масштабів екстремальних явищ буде мати несприятливі наслідки для всіх секторів и регіонів. Сільське господарство і водні ресурси можуть виявитися особливо уразливими для змін гідрологічних и температурних екстремальних величин. Прибережна інфраструктура і екосистеми можуть мати негативні впливи унаслідок змін у частоті тропічних циклонів и штормових нагонів. Зв'язана з жарою смертність, імовірно, підвищиться разом з ростом температур; смертність, зв'язана с холодною погодою, ймовірно скоротиться. Повені можуть привести до поширення переданих через воду захворювань, особливо в країнах що розвиваються. Багато хто з фінансових видів збитку унаслідок екстремальних явищ будуть мати наслідки для широкого кола фінансових установ — від компаній страхування и повторного страхування до інвесторів, банків і фондів по наданню допомоги у випадку стихійних лих. Зміни в статистиці екстремальних явищ мають наслідки для конструктивних норм інженерних застосувань (наприклад, берегові вали, мости, проектування споруджень і районування), що засновані на оцінках зворотних періодів, а також для оцінки економічного функціонування і життєздатності конкретних підприємств, що піддаються впливу погоди.