珊瑚礁の壊滅的ダメージやアマゾン熱帯雨林の一部またはすべての生態系の崩壊が始まります。大多数の生態系は現在の状態を保てず多くの種が絶滅にひんする状況になります。

熱帯性の感染症の発生範囲が広がり健康被害が増加します。アジア地域では、蚊を媒介とするマラリアやデング熱の感染症拡大の恐れがあります。

気候の変化に加えて、病害虫の増加で穀物生産が大幅に減少し世界的に深刻な食糧難を招く恐れがあります。

国連環境計画（ＵＮＥＰ）が2001年2月に発表した報告では、2050年に二酸化炭素の濃度が2倍になると、繰り返される異常気象や海面上昇による土地の喪失、漁業や農業への悪影響、水不足などで年間3000億ドル（約35兆円）以上の損害が発生すると予測しています。IPCC第3次評価報告書でも、壊滅的な異常気象による世界規模での経済的損失は、1950年代の年間39億USドルから1990年代の年間399億USドルへとすでに10.3倍も増大していると指摘しています。

沿岸地では海面上昇に高潮が重なり被害拡大し海面上昇による海岸浸食や砂浜消失などが予測されています。

猛暑日や熱帯夜が大幅に増加すると予測されています。熱波の発生により熱中症患者が増加し健康被害や死亡者数も増加します。

デング熱は、主に熱帯地域や亜熱帯地域に生息する媒介蚊による感染が多く、ヒトスジシマカ、ネッタイシマカの生息域が拡大していることが原因です。年間推計3憶9000人の感染し約50万人がデング出血熱を発症し1万人以上の方が亡くなっています。特にネッタイシマカは、沖縄に比較的近い台湾やシンガポールなどでも多く発生しています。ヒトスジシマカは栃木県、宮城県、山形県、秋田県、岩手県でも発見され今後は青森県（八戸など）に拡大予測がされています。また、日本脳炎を媒介するコガタアカイエカが、夏季の気温が高い年に活動が活発になることが知られています。ワクチン接種の効果により、現在の患者数は年間 10 人以下ですが、温暖化すると媒介蚊の生息域が拡大し感染者数も増加すると予測されています。

ブナ林や亜高山帯、亜寒帯の針葉樹林の分布エリアが減少すると予測されています。

サンゴ礁は天然の防波堤として波をさえぎり、海岸を浸食から守ります。日本では日本海側では新潟県佐渡島、太平洋側では千葉県までサンゴの分布が確認されています。サンゴの白化は、環境ストレスと言われる海水温度上昇などにより褐虫藻の光合成系が損傷され、サンゴが褐虫藻を放出することにより起こります。海水温度の適正は25～28℃と言われて30℃を超える温度が長期間続くと白化が起こります。環境が回復すれば褐虫藻を再び獲得してサンゴは健全な状態に戻りますが、環境が回復せず白化が長く続くとサンゴは死んでしまいます。

基準値（0.0℃）は、1971～2000年の30年間の平均値。棒グラフは、国内17地点（網走、根室、寿都、山形、石巻、伏木、長野、水戸、飯田、銚子、境、浜田、彦根、多度津、宮崎、名瀬、石垣島）での年平均気温の平年差（平年値との差）を平均したもの。太線（オレンジ）は、その年と前後2年を含めた5年間について平年差との平均をとった5年移動平均です。直線（赤）は平年差の長期的傾向を直線として表示したもの。