Der Zustand des Klimas wird von einem komplexen Klimasystem bestimmt. Vereinfacht besteht es aus folgenden Systemen:
Zwischen den verschiedenen Sub-Systemen (Sphären) gibt es eine Fülle von physikalischen und chemischen Wechselwirkungen, die sich gegenseitig beeinflussen. Der Zustand des Klimas wird folglich durch die komplexen Wechselwirkungen der einzelnen Komponenten im Klimasystem bestimmt. Die Wechselwirkungen innerhalb des Klimasystem sind in unten stehender Abbildung verdeutlicht.
Das Klimasystem wird von der Sonneneinstrahlung als Energielieferant angetrieben. Die erste Interaktion findet in der Atmosphäre statt, bei der das Licht teilweise absorbiert, in Wärme umgewandelt und gestreut wird. An der Erdoberfläche findet ebenfalls Absorption, Reflektion und Streuung statt. Die absorbierte Strahlung führt zu einer Erwärmung der Oberfläche und damit zu einer Wärmeabstrahlung (Infrarotausstrahlung). Diese wird wiederum teilweise von der Atmosphäre zurück zur Erde reflektiert und trägt so einer weiteren Erwärmung der Atmosphäre bei.