Des anomalies dans les oscillations se produisent parfois lorsqu'elles coïncident, comme dans l'anomalie dipolaire arctique (une combinaison des oscillations arctique et nord-atlantique) et, sur une période plus longue, le Dryas récent, un évènement de refroidissement soudain et non linéaire survenu au début de l'interglaciaire actuel (Holocène). Les grandes éruptions volcaniques comme celle du Tambora en 1816, qui a conduit à l’Année sans été, refroidissent généralement le climat, d'autant plus lorsque le volcan se situe sous les tropiques. Il y a environ , l'éruption du supervolcan Toba a créé une période extrêmement froide pendant la période glaciaire, ce qui a pu générer un goulet d'étranglement génétique chez les populations humaines. Cependant, les gaz émis par les provinces magmatiques, comme les "trapps" de Sibérie du Permien, peuvent dégager du dioxyde de carbone dans l'atmosphère, ce qui conduit ensuite à réchauffer le climat. D'autres mécanismes, tels que les dépôts de clathrate de méthane, comme lors du maximum thermique Paléocène-Eocène, ont accéléré l’augmentation des températures et contribué à des extinctions marines par anoxie.