Existen diversos fenómenos que pueden producir cambios en el clima, como son:

• La inconstancia de la producción de energía del Sol. 
• Los cambios de posición de la órbita de la Tierra.
• Las propias modificaciones entre los elementos que constituyen el sistema climático:
  
  
  • La atmósfera (capa gaseosa que envuelve la Tierra)
  • La hidrosfera (agua en estado líquido en la superficie terrestre)
  • La litosfera (corteza exterior de la Tierra)
  • La criosfera (agua en estado sólido que cubre parte del planeta)
  • La biosfera (conjunto de los seres vivos)

En relación con esta última causa las variaciones en el clima afectan a estos componentes del sistema (atmósfera, hidrosfera, biosfera etc.) provocando una serie de cambios en los mismos, que a su vez, influyen en el clima. Esto se conoce como procesos de realimentación, que pueden ser positivos (ampliando la perturbación inicial) o negativos (atenuando dicha perturbación)

También pueden existir perturbaciones que causen efectos contrapuestos. Por ejemplo, al aumentar la cantidad de CO₂ en el aire la Tierra se calienta y con ella los océanos, por lo que se evapora más agua. El vapor de agua es un gas de efecto invernadero que retiene calor y que contribuye a que se caliente más la Tierra, pero al mismo, se generan más nubes que reflejan parte de la radiación procedente del Sol.