Слънчева енергия
Количеството слънчева енергия, достигащо до Земята, играе огромна роля за нейния климат. Малки промени в слънчевата радиация за продължителен период от време могат да доведат до промени в климата. Така например, учените предполагат, че застудяването (известно като Малка ледникова епоха) от средата на 17-и до средата на 19-и век се е дължало на намалената слънчева активност. През тези 200 години Гренландия е била почти изцяло покрита с лед, а ледниците са заемали доста по-голяма част от Алпите. Обратно, затоплянето през първата половина на 20-и век се обяснява с по-активната слънчева радиация. Изследванията на слънчевите петна позволяват на учените да прогнозират колко слънчева енергия ще получи Земята в бъдеще, а оттам и да направят известни предположения дали и какви климатични промени могат да се очакват.
Промени в земната орбита
Измествания в земната орбита са в състояние да предизвикат сериозни промени в климата на Земята. Както е добре известно, Земята прави една пълна обиколка около Слънцето за една година. Земната ос е наклонена под ъгъл от 23,5° спрямо перпендикулярната равнина на земната орбита. Промените в наклона могат да доведат до малки, но важни за климата промени – по-голям наклон би означавал по-топло лято и по-студена зима, а по-малък наклон означава по-хладно лято и по-мека зима. Но орбиталните промени са толкова постепенни и бавни, че са необходими хиляди години, за да станат забележими. Така например, последната ледникова епоха е приключила преди 12 000 години, а подобно захлаждане вследствие от промяна в наклона на земната ос може да бъде очаквано след около 30 000 години.
Вулканични изригвания
Логично е предположението, че изхвърлянето на гореща вулканична лава би предизвикало затопляне на климата, но това съвсем не е така. Изригването на вулкан е съпроводено от изхвърлянето в атмосферата на огромно количество газове и пепел, които са в състояние да се разпрострат над големи територии и да намалят значително интензитета на слънчевото греене в продължение на месеци. Частиците пепел са сравнително тежки и падат на земната повърхност след 2-3 месеца. Тяхното влияние върху климата е сравнително краткотрайно. Не така стои въпросът с изхвърления от вулканите серен диоксид. Този газ взаимодейства с водните пари и праха в атмосферата, образувайки сулфатни аерозоли, които са в състояние в рамките на няколко години да образуват похлупак над земята, отразяващ слънчевата светлина. Красноречив пример е изригването на вулкана Пинатубу във Филипините през 1991 г. Изхвърлените високо в атмосферата около 20 милиона тона серен диоксид стават причина за образуването на огромен облак. Той обикаля земното кълбо в продължение на 2 години и води до спад в глобалната температура на планетата с 0,5оС.
Океански течения
Океанските течения циркулират както по повърхността, така и в дълбочина. Те са основен фактор за формирането на климата. Вятърът, приливите, слънчевото греене, въртенето на Земята и разликите в плътността на водните пластове са основните причини за възникването на океански течения както в хоризонтално, така и във вертикално направление. Топографията, формата на океаните и близките земни масиви също влияят на океанските течения. Плътността на океанската вода се определя от нейната температура, соленост и от дълбочината, на която се намира. С падането на температурата и повишаването на солеността плътността на водата се повишава. Колкото по-голяма е разликата между плътността на различните водни слоеве, толкова по-интензивни са процесите на тяхното смесване и циркулация. В резултат на това два едновременни процеса се наблюдават в световен план: топли повърхностни течения пренасят по-малко плътна вода от екватора към полюсите, а дълбоки океански течения пренасят по-плътна вода от полюсите към екватора. Тази глобална циркулационна система играе ключова роля в разпределението на топлинната енергия, регулирането на времето и климата в различните региони на Земята и циркулацията на жизненоважни хранителни вещества и газове.
