Desde 1950, las olas de calor han aumentado y se han generalizado e incrementado las cantidades de noches cálidas. También hay más regiones afectadas por sequías pues la precipitación sobre tierra ha disminuido relativamente mientras que la evaporación ha aumentado debido a condiciones más cálidas. En general, ha aumentado la cantidad de episodios de precipitación intensa diaria que llevan a inundaciones, pero no en todas partes. La frecuencia de tormentas tropicales y huracanes varía anualmente pero hay pruebas que sugieren incrementos sustanciales en cuanto a la intensidad y duración desde 1970. En las zonas extratrópicales, las variaciones en la trayectoria e intensidad de las tormentas reflejan variaciones en las características principales de la circulación atmosférica, tales como la Oscilación del Atlántico Norte.
En varias regiones del mundo, se han visto cambios en diversos tipos de episodios meteorológicos extremos. Los sucesos extremos son aquellos que tienen valores que exceden el 1, el 5 y el 10% del tiempo (en un extremo) y el 90, el 95 y el 99% (en el otro extremo). Los días calientes y las noches cálidas (analizadas infra) son los que exceden el percentil 90 de temperatura mientras que los días o noches frías son los que se encuentran por debajo del percentil 10. Por precipitación intensa se entienden las cantidades diarias por encima del percentil 95 (o “muy intensas”, el percentil 99).
En los últimos 50 años ha habido una disminución significativa anual de noches frías y un incremento notable anual de noches cálidas (Figura 1) en las zonas utilizadas para las muestras. La disminución en cuanto a la cantidad de días fríos, y el aumento de los días cálidos, aunque más generalizados, son por lo general menos marcados. En los últimos 50 años, la distribución de las temperaturas mínimas y máximas no solo ha alcanzado valores superiores, acorde con el calentamiento general; sino que también los extremos fríos han visto mayores incrementos de temperatura que los extremos cálidos (Figura 1). Una mayor cantidad de sucesos extremos cálidos implica un incremento de la frecuencia de las olas de calor. Prueba de ello también es la tendencia observada hacia menos días helados, asociados al calentamiento promedio en la mayoría de las regiones de latitudes medias.
Una indicación importante de los cambios en los extremos es la evidencia observada en los incrementos de episodios de precipitación intensa en las latitudes medias en los últimos 50 años, aún en lugares donde no ha aumentado la precipitación media (véase también PF 3.2). Se han reportado también tendencias ascendentes de episodios de precipitación muy intensa, pero sólo hay resultados de ello en muy pocas zonas.
Por su larga duración, las sequías resultan más fáciles de medir. Si bien existen numerosos índices y mediciones de la sequía, muchos estudios utilizan los totales mensuales de precipitación y los promedios de temperatura combinados con un sistema de medición denominado Índice de Severidad de Sequía de Palmer (PDSI). El PDSI calculado desde mediados del siglo XX muestra una tendencia a la sequía en muchas zonas terrestres del hemisferio norte desde mediados del decenio de 1950, con una sequía generalizada en la mayor parte de Eurasia meridional, África septentrional, Canadá y Alaska (PF 3.2, Figura 1), y una tendencia contraria en la parte oriental de América del Norte y del Sur. En el hemisferio sur, las superficies terrestres eran húmedas en el decenio de 1970, y relativamente secas en los decenios de 1960 y 1990, y se registró una tendencia a la sequía desde 1974 hasta 1998. Registros de mayor duración en Europa para todo el siglo XX indican pocas tendencias significativas. Las disminuciones en la precipitación sobre zonas terrestres desde el decenio de 1950 son probablemente la causa fundamental de estas tendencias a la sequía, aunque el calentamiento de grandes superficies durante los últimos dos o tres decenios también ha contribuido a ello. Un estudio muestra que las zonas terrestres muy secas en el mundo (definidas como zonas con un PDSI menor a –3,0) se han más que duplicado en extensión desde el decenio de 1970, asociadas a una disminución inicial de la precipitación sobre la tierra relacionada con El Niño-Oscilación Meridional y con incrementos posteriores debidos básicamente al calentamiento de la superficie.
Los cambios en la frecuencia e intensidad de tormentas tropicales y huracanes se encubren con una gran variabilidad natural. El fenómeno El Niño-Oscilación Meridional afecta grandemente la ubicación y actividad de las tormentas tropicales en todo el mundo. A nivel planetario, las estimaciones de la posible capacidad destructiva de los huracanes muestran una tendencia ascendente sustancial desde mediados del decenio de 1970, con una tendencia hacía una mayor duración e intensidad, y la actividad está fuertemente correlacionada con la temperatura de la superficie del mar en el trópico. Estas relaciones se han reforzado con descubrimientos de grandes incrementos en el número y proporción de huracanes fuertes desde 1970, aún cuando el número total de ciclones y días de ciclón ha disminuido ligeramente en la mayoría de las cuencas. Específicamente, la cantidad de huracanes de categoría 4 y 5 ha aumentado en ≈ 75% desde 1970. Los incrementos mayores fueron en las regiones del Pacífico Norte, el océano Índico y el Pacifico Suroeste. No obstante, la cifra de huracanes en el Atlántico Norte ha estado por encima de lo normal en 9 de los últimos 11 años, alcanzándose una cifra record en la temporada ciclónica de 2005.
Teniendo en cuanta una serie de mediciones en la superficie y en la troposfera superior, es probable que haya habido una variación hacia el polo y un incremento en la actividad de trayectoria de las tormentas invernales en el hemisferio norte, en la segunda mitad del siglo XX. Estos cambios son parte de variaciones que han tenido lugar relacionados con la Oscilación del Atlántico Norte. Las observaciones desde 1979 hasta mediados del decenio de 1990 revelan una tendencia hacia una circulación atmosférica circumpolar oeste más fuerte, de diciembre a febrero, a través de la troposfera y la estratosfera inferior, conjuntamente con desplazamientos hacia el polo de corrientes en chorro y una mayor actividad en la trayectoria ciclónica. Las pruebas basadas en observaciones respecto de cambios en fenómenos meteorológicos severos de pequeña escala (como tornados, granizo, y tormentas eléctricas), son mayormente locales y demasiado dispersas para llegar a conclusiones generales; surgen incrementos en muchas áreas debido a la toma de conciencia del público y los esfuerzos mejorados para recoger los informes de estos fenómenos.