气候系统包括5个物理组成部分：大气圈、水圈、冰冻圈、岩石圈和生物圈，这5个部分在气候调节上各司其职。
大气圈：大气圈也叫大气层，是气候系统中的主角，也是最容易变化的部分。例如，当外界热量输入(主要是太阳辐射)发生变化后，大气圈通过各种热量输送和交换过程能在一个月的时间内调整对流层温度的分布。
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水圈：海洋占地球表面面积的71%左右，它能吸收到达地表的大部分太阳辐射能，海水又具有很大的热容量，所以它是气候系统中一个巨大的能量贮存库。洋流通过热量输送，调节全球热量平衡。
冰冻圈：冰雪覆盖层包括大陆冰原、高山冰川、海冰和地面雪被等。冰川和冰原的体积变化与海平面的变化有密切的联系。冰雪具有很大的反射率，在气候系统中，它是一个致冷因素。
岩石圈：岩石圈处在不停的运动中。海底扩张、大陆漂移、山地隆起，这些变化，都会影响气候。比如，高原隆升，季风环流就会加强，气候的季节差异就会增大。
生物圈：生物圈指的是陆地上和海洋中的植物以及生存在大气、海洋和陆地的动物。比如，植物可以改变地面反射率和粗糙度，影响水分的蒸发、蒸腾，以及地下水循环。动物需要得到适当的食物和栖息地，因而动物群体的变化，也反映了气候的改变。
