近年来，全球极端天气气候事件频发，不仅对发生地带来多方面的影响，还会给全球天气气候带来不同程度的改变。例如，气候系统某些成员的变化可能主要发生在某个区域，但是其范围可能达到1000公里以上的次大陆尺度，会对半球甚至全球的气候造成影响，对于这种可能发生本质性变化的气候成员，一般称之为临界成员，这些成员往往对气候变化更为敏感。

作为临界成员通常要满足四个条件，一是有一个阈值参数，二是这个参数与人类活动导致的气候变化有关，三是这个参数一旦达到某个临界点，该气候成员状态将发生质的变化，四是这种变化将对自然系统和社会经济系统产生重要影响。

地球系统中有17个这样的气候敏感成员，分别是北极夏季海冰、格陵兰冰盖、海洋甲烷水合物、多年冻土、喜马拉雅冰川、南极西部冰盖、大西洋经向翻转环流、北美西南部干旱、印度夏季风、西非季风、厄尔尼诺-南方涛动（ENSO）变化、北半球（北美）森林、北半球（欧亚大陆）森林、亚马孙森林、冷水区珊瑚礁、热带珊瑚礁、南大洋海洋生物碳泵。其中，前6个属于冰冻圈气候要素，中间5个属于大气和海洋环流气候要素，最后6个属于生物圈气候要素。对于这些成员的变化变量、影响参数、阈值点和影响程度的认识有些已经比较清楚，如格陵兰冰盖，其主要变量为冰量，影响参数为温度，临界点为3℃，时间范围为大于300年消融，将使全球海平面高度上升2—7米。但有些成员变化的机理尚不清楚，如ENSO在气候变暖下是强度变化增大，还是厄尔尼诺或拉尼娜事件发生的频率会改变。

在这些已知的全球气候敏感成员中，已有9个被激活，包括亚马孙森林经常性干旱，北极海冰面积减少，大西洋环流自1950年以来放缓，北美的北方森林火灾和虫害，全球珊瑚礁大规模死亡，永久冻土层解冻，格陵兰冰盖加速消融和失冰，南极西部冰盖加速消融和失冰，以及南极洲东部加速消融。上述敏感成员之间存在关联，它们被激活将导致气候效应的正反馈机制发生作用。冰面融化降低地球的反射率进而导致地表温度上升、海平面上升、海洋生物死亡、海洋和大气循环模式遭到破坏，这些变化又影响了全球的温度和降雨量。气候的改变可能导致森林死亡从而释放大量温室气体，引发地球上多个系统可能由碳汇变成碳源。这些敏感成员一旦被突破还将触发一系列的级联效应，进一步加剧气候变化，推动更多敏感系统越过临界点，增加对人类生存与文明的威胁。