全球地质时期气候变化的时间尺度在22亿年到1万年以上，以冰期和间冰期的出现为特征，气温变化幅度在10℃以上。冰期来临时，不仅整个气候系统发生变化，甚至导致地理环境的改变。
历史时期的气候变化是近1万来，主要是近5000年来的气候变化，变化的幅度最大不超过2~3℃，大都是在地理环境不变的情况下发生的，近代的气候变化主要是指近百年或20世纪以来的气候变化，气温振幅在0.5~1.0℃。

地面和大气之间通过下列方式进行热量交换：传导；辐射；对流；湍流；蒸发（升华）和凝结（凝华）。