Weitere Komponenten des Klimasystems sind die Hydrosphäre, welche Gewässer aber auch Wolken umfasst, die Kryosphäre, die alle Formen des Eises umschreibt, die Biosphäre, aus Flora und Fauna bestehend, sowie den Boden, die Pedosphäre, und die Lithosphäre, die Gesteinshülle. Wechselwirkungen zwischen diesen Komponenten mittels Stoff- und Energieströmen bedingen unser Klima. Einen besonders hohen Einfluss haben die Prozesse der Gesamtheit des Wassers der Erde, also der Hydrosphäre, welche Wärme speichert und transportiert und in Form von Wasserdampf Sonnenstrahlung reflektiert. Auch die Pedosphäre hat einen größeren Einfluss auf das Klimasystem. Sie bedingt mitunter die Reflexivität des Bodens, des weiteren ist sie durch Stoffkreisläufe stark mit der Atmosphäre vernetzt.

Eingriffe in das Klimasystem können komplexe Veränderungen hervorbringen, aber auch durch natürliche Veränderungen können Wandel stattfinden. Mögliche Auslöser, neben Rückkopplungseffekten, sind zum Beispiel veränderte Sonnenaktivitäten, die Änderung der arktischen Seeeisausdehnung oder die Milankovitch-Zyklen, welche eine Änderung der Erdumlaufbahn (elliptisch oder kreisförmig) sowie der Achsenneigung beschreiben und Wärmeänderungen zur Folge haben. Letzteres ist Ursache für einen zyklischen natürlichen Klimawandel mit wiederkehrenden Eiszeiten. In den letzten 400.000 Jahren war zum Beispiel ein Wechsel zwischen Kalt- und Warmzeit zu vernehmen. Innerhalb von 5.000 Jahren erwärmte sich die Erde um fünf Grad Celsius.

Doch seit Anfang des 20. Jahrhunderts weiß man, dass der Mensch wesentlich zur Erwärmung des Klimas beiträgt. Inzwischen ist der gleiche Temperaturanstieg in einem Zeitraum von 100 Jahren zu vernehmen. Wesentlich beeinflusst wurde dies durch höhere CO2-Konzentrationen in der Atmosphäre. Vor allem von den Industrieländern Europas und den Vereinigten Staaten von Amerika, sowie dem Schwellenland Russland wurden im 20. Jahrhundert 71,7 % energiebedingte Emissionen ausgestoßen. Zwischen 2000 und 2010 hat sich diese Ansicht gewaltig gewandelt, inzwischen sind die drei größten CO2-austoßenden Regionen die USA, Europa und China und die Emissionen weitere Schwellenländer nehmen zu.