气候系统的形成
赤道地区终年高温多雨，而南北极地区即使在夏季也非常寒冷，这是怎么回事呢？这就涉及气候的问题了。
气候系统的构成具有一定的稳定性。某一处的气候形成与大气、海洋、陆地表面、冰雪覆盖层和生物圈等有直接或间接的关系。这些因子在短时期内的变化微小，使气候也较稳定；对于不同地区而言，由于各地所处的纬度位置不同，所接受的太阳辐射能量的多少不同，受海陆影响的程度和大气环流系统的配置不同，因而，各地的气候就有各自不同的特点。
根据各地气候所具备的不同的特点，科学家通常将气候划分为若干个气候带。与此同时，我们也应该认识到，地球上的气候是多种多样、千万变化、错综复杂的，不可能会有任何两个完全相同的气候存在，也没有任何一个地方的气候每年的状况都是一样的。然而，气候的分布却具有明显的规律性或地带性，特别是在地势比较平坦的海洋或平原，地带性就更为明显。气候的地带性，引起地理环境中的土壤、生物、水体等都具有地带性。
所以，阐述气候的形成就必须分析各个形成因子的作用，并综合考虑诸因子对某地气候的影响。
太阳辐射对气候形成的作用
太阳是大海和陆地表面的主要热能提供源，换句话说，太阳辐射出来的光和热量是大气中一切物理过程的原动力。各地气候差异的基本原因是太阳辐射能量在地球上分布不均匀。各地全年所得太阳辐射因纬度而异，即随着纬度的增高而减少。各地所得太阳辐射量的季节变化也因纬度而不同，即随纬度的增高季节变化加大。由此可看出季节变化都表现在纬度的差异上。
假如把地面和上面的空气柱看做是一个整体，那么收入的辐射(地面和大气吸收的太阳辐射)和支出辐射(返回宇宙间的地面和大气的长波辐射)的差额，就是地-气系统的辐射平衡。辐射差额赤道最大，向高纬度逐渐变小。由赤道到纬度30°地区为正值，在30°以上变为负值。它的绝对值向高纬度增加而到极地为最大。由此可见，热带和副热带热量收入大于支出，而温带和寒带则支出大于收入，因此必然会发生热量由赤道向两极输送的情况。
根据一些相关资料，我们有必要分析一下纬度与太阳辐射的相互作用，也就是在大气上界的太阳辐射情况，即天文辐射。因为大气上界排除了大气对太阳辐射的影响，那么，太阳光热的分布，只受日地距离、日照时数和太阳高度(即太阳入射角)三个因素的影响，尽管这是一种纯理论研究的理想情况，但它与今天地表面的实际辐射情况大体相似。而且，它是实际辐射情况的基础，是今天世界辐射分布和气候状况的基本轮廓。因此，它是具有现实意义的。
由于太阳辐射具有纬向分布特性，所以也就相应地在地球上出现了纬向分布的气候带，如赤道带、热带、副热带、温带、寒带等，这些气候带称为天文气候带。这是理想的气候带，而实际气候远为复杂，但这已形成全球气候的基本轮廓。
大气环流对气候形成的作用
大气的环流和气候的形成也有一定的相互作用。一般来说，高纬与低纬之间、海洋与陆地之间，因为冷热不均而出现气压差异，因此在气压梯度力和地转偏向力的作用下，形成地球上的大气环流。大气环流引导着不同性质的气团活动、锋、气旋和反气旋的产生和移动，对气候的形成有着重要的意义。常年受低压控制，以上升气流占优势的赤道带，降水充沛，森林茂密；相反，受高压控制，以下沉气流占优势的副热带，则降水稀少，形成沙漠。来自高纬或内陆的气团寒冷干燥，来自低纬或海洋的气团温和湿润。一个地区在一年里受两种性质不同的气团控制，气候便有明显的季节变化。如中国气候冬季寒冷干燥，夏季炎热多雨，则是受极地大陆气团和热带海洋气团冬夏交替控制的结果。总之，从全球来讲，大气环流在高低纬度之间、海陆之间进行着大量的热量和水分输送。在经向方向的热量输送上，大气环流输送的热量约占80%。
在大气环流和洋流的共同作用下，热带温度降低了7~13益，中纬度温度则有所升高，60°N以上的高纬地区竟升高达20益。同期而言，大气环流的水分输送也在起着非常重要的作用。大气中水分输送的多少、方向和速度与环流形势密切相关。北半球，水汽的输送以30°N附近为中心，向北通过西风气流输送至中、高纬度；向南通过信风气流输送至低纬度。而我们中国的水汽外来输送，主要有两支：一支来自孟加拉湾、印度洋和南海，随西南气流输入中国；另一支来自大西洋和北冰洋，随西北气流输入中国。南方一支输送量大，北方一支输送量小，两者的界线是黄淮之间和秦岭一线，基本上相当于气候上的湿润和半湿润的界线。
作为气候的构成元素之一，降水的形成与天气系统、云、水汽的输入和空气的垂直上升运动有着直接的关系。这一切都和环流形势紧密相连。例如，降水量的多少和进入各种天气系统的水汽量有关，暖湿赤道空气的流入能在几小时或1小时以内产生100毫米的降水；雷暴降水量的多少可和流入积雨云内水汽量的多少成正比。
世界范围内的降水分布很有规律，因为在世界范围内降水有两个高峰和两个低峰，即两个多雨带和两个少雨带，两个多雨带和赤道辐合带、极锋辐合带两个气流辐合带的位置基本相符；两个少雨带和副热带高压带、极地高压带两个气压带的位置一致。
大气环流在气候的形成中起着极其重要的作用。在不同的环流控制下就会有不同的气候，即使同一环流系统，如环流的强度发生改变，则它所控制的地区的气候也将发生改变；如环流出现异常情况，则气候也将出现异常。
大气环流的状况与变化在一定范围内可以通过经向环流和纬向环流的强弱和转换来实现。某地区在较长时间内的大气环流的变化都有一个该时期的平均状况。当某年某一段长时间内的经向环流和纬向环流的持续时间和转换频率，大大超过该时期的平均状况时，则称某年某一段长时间内的大气环流状况为环流异常。如1972年的主要环流特征，北半球有两个稳定而强大的长波槽脊存在，12月至次年3月在欧洲上空和北太平洋上空为阻塞高压，大西洋西部和亚洲为低槽；5~9月，欧洲和北美西部为阻塞高压，北美东部和东亚为大槽。整个一年里，北大西洋、北太平洋、欧洲东部和东北部、亚洲西部大部分地区在强大的大范围阻塞高压控制之下，故对于北半球而言，1972年为环流异常年。
由于环流异常，就必然引起气压场、温度场、湿度场和其他气象要素值出现明显的偏差，从而导致降水和冷暖的异常，出现旱涝和持续严寒等气候异常情况。
世界气象组织在1972年度报告中指出：“1972年世界的天气是历史上最异常的年份之一。”这一年，1月，美国密歇根州的功圣马利降雨、雪量达1351.3毫米，超过正常年份十倍以上；2月，强烈暴风雪袭击了伊朗南部，在阿尔达坎地区，许多村庄被埋在8米深的大雪之下；3~5月，美国中、北部和欧洲地中海沿岸各国先后遭到强大的风、雨、雪袭击，而在中东和近东地区几乎同时也发生了数次暴风雪并伴有强烈的低温、冻害；5~6月，印度酷热，最高气温超过50益以上，香港发生了百年难遇的特大暴雨；7~8月，北冰洋上漂浮着一眼望不到头的大冰山，比常年同期多出四倍。苏联、欧洲地区连续近两个月出现酷热少雨天气，引起泥炭地层自焚及森林着火，而西欧地区却连续低温，致使英国伦敦出现了1972年夏至日最高气温比1971年冬至日气温还低的特异现象；秋季，亚欧东部地区普遍低温，使初霜提早；冬季，西北欧的瑞典出现了两百年来少见的暖冬，前苏联也出现了异常暖冬，莫斯科郊区的蘑菇竟能在冬季破土而出，彼得格勒下了百年未见的“冬季雷雨”，在西非、印度以及前苏联欧洲地区，几乎出现了全年连续干旱的严重旱情。西非，人和牲畜的饮水都成了问题。
大气环流对于气候的形成具有举足轻重的作用。大气环流常常通过环流的纬向分布影响气候的纬度地带性，而且还通过热量和水分的输送，扩大海陆和地形等因子的影响范围，破坏气候的纬度地带性。当环流形势趋向于长期的平均状况时，气候也是正常的；当环流形势在个别年份或个别季节内出现异常时，就会直接影响该时期的天气和气候，使之出现异常。
海陆分布对气候形成的作用
海洋和陆地是地球表面的主要构成部分，根据相关统计数据可以得知，海洋在地球所占的总面积为71%，陆地则是29%，所以海陆差异是下垫面最大和最基本的差异。海洋和大陆由于物理性质不同，在同样的辐射之下，它们的增温和冷却有着很大的差异。冬季，大陆气温低于海洋；夏季，大陆气温高于海洋。
一般情况下，1月份陆上气温比大洋上气温低；7月份相反。两者的差值，7月比1月大；低层比高层大，陆上年较差大于海洋上年较差。
海陆也会影响气压和风，甚至造成根本性的逆转。气压分布一般随着气温分布而变化。夏季，大陆是热源，海洋为冷源，因此陆上气压低，海上气压高，风从海洋吹向大陆；冬季，海洋是热源，大陆为冷源，海上气压低，陆上气压高，风从陆上吹向海洋。此外，海陆对湿度、云量、雾和降水量都有很大的影响。
海陆对气候影响显着，在地球上形成了差别很大的大陆性气候和海洋性气候。海洋性气候与大陆性气候的差别，在气温方面的表现为：大陆性气候的特点是变化快、变化大，因此大陆性气候的日较差、年较差数值都较大，而海洋性气候则相反。大陆性气候最高温出现在7月，最低温出现在1月，海洋性气候一般最高温出现在8月，最低温出现在2月，气温变化落后于大陆。在同一纬度，春夏的气温，陆上较高，海上较低；相反，冬秋的气温，陆上较低，海上较高。从而大陆性气候具有春温高于秋温的特点，而海洋性气候则有秋温高于春温的特点。在湿度和降水方面，海洋性气候的特征是相对湿度较大，相对湿度年变化小，云量多、降水量多，降水的年变化小，秋冬降水较多。而大陆性气候的特色是，相对湿度较小，相对湿度的年变化大，云量少，晴天多，降水量少，降水的年变化大，夏季降水较多。
洋流对气候形成的作用
在气候的形成因素中，洋流也是不得不考虑的原因之一。洋流的差异主要表现在冷、暖洋流上。洋流的形成存在着诸多原因，主要原因是由于长期定向风的推动。世界各大洋的主要洋流分布与风带有着密切的关系，但洋流流动的方向和风向一致，在北半球向右偏，南半球向左偏。在热带、副热带地区，北半球的洋流基本上是围绕副热带高气压作顺时针方向流动，在南半球作逆时针方向流动。在热带由于信风把表层海水向西吹，形成了赤道洋流。东西方向流动的洋流遇到大陆，便向南北分流，向高纬度流去的洋流为暖流，向低纬度流去的洋流为寒流。
洋流一方面是地球热量运转的结果，另一方面也是地球上热量运转的一个重要动力。据卫星观测资料，在20°N地带，洋流从低纬到高纬传输的热量大概是地-气系统总热量传输的74%，在30°N~35°N洋流传输的热量约占总传输量的47%。洋流调节了南北气温差别，在沿海地带等温线往往与海岸线平行就是这个缘故。
暖流在和周围环境进行交换时，会释放它的热量，降低自身的温度，同时洋流的热量会传递到它所流经区域的上空。我们以墨西哥湾暖流为例，“湾流”
每年供给北欧海岸的能量，大约相当于在每厘米长的海岸线上得到600吨煤燃烧的能量。这就使得欧洲的西部和北部的平均温度比其他同纬度地区高出16~20益，甚至北极圈内的海港冬季也不结冰。前苏联的摩尔曼斯克就是北冰洋沿岸的重要海港，那里因受北大西洋暖流的恩泽，港湾终年不冻，成为前苏联北洋舰队和渔业、海运基地。再如，对中国东部沿海地区的气候影响重大的“黑潮”，是北太平洋中的一股巨大的、较活跃的暖性洋流。它在流经东海的一段时，夏季表层水温常达30益左右，比同纬度相邻的海域高出2~6益，比中国东部同纬度的陆地亦偏高2益左右。黑潮不但给中国的沿海地区带来了温度，还为中国的夏季风增添了大量的水汽。根据观测资料进行的计算和不同区域的比较都充分说明：气温相对低而且气压高的北太平洋海面吹向中国的夏季风，只有经过“黑潮”的增温加湿作用以后，才给中国东部地区带来了丰沛的夏季降水和热量，才导致了中国东部地区受夏季风影响的地区形成夏季高温多雨的气候特征。
和热流相反，寒流在与周围环境进行热量交换时，得热增温，让洋面和它上空的大气失热减湿。例如，北美洲的拉布拉多海岸，由于受拉布拉多寒流的影响，一年要封冻9个月之久。寒流经过的区域，大气比较稳定，降水稀少。
像秘鲁西海岸、澳大利亚西部和撒哈拉沙漠西部，就是由于沿岸有寒流经过，致使那里的气候更加干燥少雨，形成沙漠。
洋流在影响气候的形成过程中常常借助气团活动而产生作用。因为洋流是它上空气团的下垫面，它能使气团下部发生变性，气团运动时便把这些特性带到所经过的地区，使气候发生变化。一般说，有暖洋流经过的沿岸，气候比同纬度各地温暖；有寒流经过的沿岸，气候比同纬度各地寒冷。
正因为有洋流的运动，南来北往，川流不息，对高低纬度间海洋热能的输送与交换，对全球热量平衡都具有重要的作用，从而调节了地球上的气候。
地形对气候形成的作用
陆地上的地貌千奇百状，各不相同，同时高低起伏，万千怪异。地形起伏不仅使它本身的气候显着不同，而且高耸绵亘的山脉，往往是低层空气流动运行的障碍，它可以阻滞北方的冷空气和南来的暖空气，又可使气流的水分大大损耗。
1.对气温的影响
在山脉两侧，气候可以出现极大差异，高大的山脉往往成为气候的分界线。