Si; se espera que cambien el tipo, la frecuencia y la intensidad de los episodios extremos en la medida en que cambia el clima de la Tierra, y estos cambios pudieran ocurrir incluso con variaciones relativamente pequeñas del clima medio. Ya se han observado cambios en algunos tipos de fenómenos extremos, por ejemplo, aumento en la frecuencia e intensidad de las olas de calor y grandes fenómenos de precipitaciones (véase PF 3.3).
En un clima futuro más caliente, habrá mayores riesgos de que ocurran olas de calor más intensas, frecuentes y largas. La ola de calor que azotó Europa en 2003 es un ejemplo del tipo de episodio extremo de calor que puede durar desde varios días hasta más de una semana, y que tiene probabilidades de llegar a ser más común en un clima futuro más caliente. Un aspecto relacionado con las extremas temperaturas es el hecho de que es probable que haya un descenso en las variaciones de la temperatura diaria (diurna) en la mayoría de las regiones. Es probable también que un clima futuro más caliente pudiera tener menos días de heladas (a saber, noches donde la temperatura descienda por debajo del punto de congelación). Una mayor duración de las estaciones guarda relación con la cantidad de días de heladas, y se ha pronosticado que éstas sean más largas a medida que el clima experimenta un calentamiento. Hay probabilidades de que disminuya la frecuencia de las olas de aire frío (a saber, períodos de frío extremo con duración de entre varios días y más de una semana) en los inviernos del hemisferio norte, en la mayoría de las regiones. Pudiera haber excepciones en zonas donde las reducciones en el frío extremo son menores, como son en el occidente de América del Norte, el Atlántico Norte y Europa y Asia meridionales, debido a los cambios de la circulación atmosférica.
En un clima futuro más caliente, la mayoría de los modelos de circulación general atmosférica acoplados a un modelo oceánico ofrecen como pronósticos veranos más secos e inviernos más húmedos en la mayor parte de las latitudes septentrionales medias y altas. La sequedad de los veranos indica mayores riesgos de sequía. Además del riesgo de la sequedad, hay mayores posibilidades de que haya intensas precipitaciones e inundaciones debido a la mayor capacidad de retención de agua en una atmósfera más caliente. Ya esto se ha observado y se pronostica que continúe porque, en un mundo más caliente, las precipitaciones tienden a concentrarse en fenómenos más intensos, con períodos más prolongados de pequeñas precipitaciones entre un fenómeno y otro. Por tanto, los chubascos grandes e intensos pudieran tener intercalados períodos relativamente secos y más largos. Otro aspecto de estos cambios previstos es que se pronostica que los extremos húmedos sean más severos en muchas regiones donde se espera que aumenten los niveles de precipitaciones medias y se prevé que los extremos secos sean más severos en las regiones donde se espera que desciendan los niveles de precipitación media.
En correspondencia con los resultados que muestran los mayores extremos de precipitaciones intensas, aún cuando la fuerza del viento en las tormentas no cambiara en un clima futuro, habría un incremento en la intensidad de las precipitaciones extremas. En particular, en la superficie terrestre del hemisferio norte, se pronostica que aumenten las probabilidades de inviernos muy húmedos en gran parte de Europa central y septentrional, debido al incremento de las intensas precipitaciones durante las tormentas, lo que indica una mayor posibilidad de inundaciones en Europa y en otras regiones de latitudes medias, debido a precipitaciones y nevadas más intensas que producirían más escorrentías. Resultados similares se aplican para las precipitaciones de verano, con implicaciones que ocasionarían más inundaciones en la región de los monzones asiáticos y otras zonas tropicales. Los riesgos mayores de inundaciones en una serie de cuencas fluviales en un clima futuro más caliente se han asociado al aumento del desagüe de los ríos con un mayor riesgo de precipitaciones e inundaciones relacionadas con intensas tormentas. Algunos de estos cambios podrían ser prolongaciones de las tendencias que ya se están apreciando.
Existen evidencias de estudios basados en modelos que indican que los ciclones tropicales futuros pudieran tornarse más severos, con velocidades mayores de sus vientos y precipitaciones más intensas. Los estudios dan a entender que tales cambios pudieran estar ocurriendo ya; existen señales que indican que la cantidad promedio de huracanes con Categorías 4 y 5 al año ha aumentado durante los últimos 30 años. Algunos estudios basados en modelos han pronosticado una disminución de la cantidad de ciclones tropicales a nivel mundial, debido a la mayor estabilidad de la troposfera tropical en un clima más caliente, caracterizada por una menor cantidad de tormentas débiles y un mayor número de tormentas intensas. Una serie de estudios basados en modelos ha pronosticado también una tendencia general a que hayan tormentas más intensas, pero en menor cuantía fuera del trópico, con una tendencia hacia fenómenos de vientos más extremos y olas oceánicas más elevadas en varias regiones, asociadas a esos ciclones más intensos. Los modelos prevén también un cambio de trayectoria de las tormentas, en varios grados de latitud, hacia los polos en ambos hemisferios.