Hiện tượng kỳ quặc tắc nghẽn khí quyển xảy ra khi hệ thống áp suất cao bị mắc kẹt và không thể di chuyển từ nơi này qua nơi khác. Ví dụ điển hình của tắc nghẽn khí quyển là sóng nhiệt - hình thái thời tiết cực đoan do nhiệt độ tăng. Năm 2003, đợt sóng nhiệt tồi tệ nhất trong nhiều thế kỷ ở châu Âu đã giết chết 70.000 người, trong đó có 3.000 người ở Anh.
Siêu khúc xạ là hiện tượng tự nhiên hiếm gặp, khi đó các tia sáng bị bẻ cong khi hướng tới bề mặt Trái đất. Hiện tượng này xảy ra năm 2013, tại miền bắc Ohio, vào một buổi sáng, người dân nơi đây kinh ngạc khi có thể nhìn thấy tất cả bờ biển Canada rõ ràng (điều không thể thấy ở điều kiện bình thường bởi đường trái đất là hình cong).
Sóng thần Mặt trời. Hiện tượng bất thường được 2 vệ tinh Hindoe và Solar Dynamics Observatory (SDO) của Nhật Bản ghi được hình ảnh vào năm 2013. Cơn sóng thần vần vũ trên bề mặt Mặt trời như một phản ứng để phóng vật chất vào không gian.
Hiện tượng mây đảo trật tự. Những đám sương mù cuộn vào thành đám, sau đó hình thành một thác mây. Hiện tượng được ghi nhận khách tại hẻm núi Grand Canyon vào dịp Lễ Tạ ơn năm 2013, người ta thấy hẻm núi nhanh chóng được lấp đầy bởi màn sương dày đặc.
Hiện tượng Gustnado. Gustnado là thuật ngữ dùng chỉ một cơn lốc xoáy riêng biệt, tách riêng khỏi cơn bão chính. Hiện tượng được ghi nhận năm 2012, một cơn bão lớn tại đông nam Wisconsin đã tạo ra cơn lốc gustnado ở rìa cơn gió. Hiện tượng Gustnado tuy chỉ kéo dài vài phút nhưng có thể gây ra những thiệt hại nghiêm trọng.
Lốc xoáy sinh đôi. Hiện tượng thiên nhiên kỳ quái này chỉ xảy ra 10 năm hoặc 20 năm một lần. Lốc xoáy đôi có sức tàn phá rất lớn. Năm 2014, nó từng tàn phá kinh hoàng Thị trấn Pilger ở Nebraska chỉ trong vài phút, khiến 1 trẻ em thiệt mạng và 19 người khác bị thương.
Bão mặt trời màu sắc. Các cơn bão mặt trời có cường độ lớn có thể tạo ra những hình ảnh cực quang nhiều màu sắc và có thể nhìn bằng mắt thường. Năm 2012, một cơn bão mặt trời cực mạnh diễn ra, tạo nên cực quang tuyệt đẹp tại hồ Crater ở Oregon.
Tuyết kèm theo sấm sét. Năm 2011, người ta ghi nhận tại bờ biển phía đông nước Mỹ xảy ra một cơn bão tuyết kèm theo những tia sét và vệt sấm xen lẫn với tuyết. Tuyết sấm sét là hiện tượng thiên nhiên rất hiếm gặp. Sự xuất hiện của tuyết sấm sét đồng nghĩa với việc tuyết rơi nặng hơn.
Bão Derecho. Đó là siêu bão đồ sộ và hung tợn được tạo thành từ những cơn giông và gió mạnh. Siêu bão Derecho rất hiếm xảy ra, chỉ xảy ra 4 năm 1 lần hoặc lâu hơn. Trường hợp bão Derecho kinh hoàng nhất là vào năm 2009, xảy ra tại Mỹ. Siêu bão di chuyển hơn 1.000 dặm trong một ngày khiến nhiều người chết và bị thương.
Tuyết đa sắc. Đó là những khối tuyết đủ màu sắc, từ tím, nâu, hồng chất đống. Trường hợp tuyết đa sắc được ghi nhận năm 2010, ở khu dân cư Stavropol, Nga. Người ta thấy tuyết nhiều màu trên đường phố. Nguyên nhân được cho là do lượng bụi lớn trong bầu khí quyển hòa lẫn với các đám mây tuyết bình thường tạo ra tuyết nhiều màu.
