Компоненты климатической системы находятся в состоянии сложных нелинейных взаимодействий друг с другом, связаны прямыми и обратными связями

Так, посредством океанических течений осуществляется межширотный обмен теплом в океане. В процессе этого обмена из тропических широт в высокие широты переносятся массы теплой воды. В холодное время года тепло с водной поверхности посредством физических механизмов переносится в атмосферу. Таким образом, океан играет значительную роль в формировании особенностей поля температуры в атмосфере и особенностей циркуляционных процессов в ней.

Циркуляция воздуха, в свою очередь, служит механизмом, посредством которого на континенты с поверхности океана переносится тепло и влага. В зависимости от физического состояния поверхности суши, интенсивности атмосферной циркуляции, свойств воздушных масс происходит определенный обмен теплом, влагой и количеством движения между атмосферой и континентами.

Обмен влагой непосредственно между сушей и океаном выражается в форме стока рек и ледников. Сложные взаимодействия происходят между атмосферой, океаном и криосферой.

Особую роль в процессах взаимодействия между звеньями климатической системы играет облачность. При образовании облачных полей выделяются большие количества тепла, которые существенно влияют на температурный режим атмосферы, формирование особенностей ее циркуляции. Облачность, с другой стороны, отражает большую долю солнечной радиации, а остальную часть преимущественно рассеивает. Определенное количество солнечной радиации поглощается облаками. Последний эффект вносит определенный вклад в формирование поля температуры в атмосфере.

Состояние экологических систем биосферы определяется ресурсами тепла и влаги, которые формируются в результате преобразования солнечной радиации в процессе сложных взаимодействий между звеньями климатической системы. Однако, биосфера сама оказывает существенное влияние на состояние климатической системы.

Растительный мир в большой мере определяет отражательную способность планеты, участвует в процессах влагооборота, является основным источником кислорода, регулирует наряду с океаном содержание углекислоты в атмосфере и тем самым влияет на ее температурный режим.

Определенное влияние оказывает на климат и животный мир. Особая роль в этом принадлежит человеку. В результате хозяйственной деятельности людей изменяются свойства отдельных звеньев климатической системы, а, следовательно, и состояние системы в целом. Таким образом, звенья климатической системы находятся в очень сложной взаимной связи и обусловливают друг друга.