Климатическая система является сложной системой, поведение которой определяется взаимодействием между атмосферой, океаном, криосферой, биосферой и сушей. Благодаря взаимодействию этих факторов в климатической системе происходят сложные естественные колебания с временными масштабами от нескольких недель до десятков, сотен и более лет. Чтобы понять и рассчитать поведение такой системы необходимо использовать сложные физико-математические модели. Одной из причин изменения климата являются астрономические факторы. Так, согласно теории ученого Миланковича, похолодания и потепления на Земле происходят из-за изменения параметров земной орбиты. Американские ученые связали климатические процессы с волнами, возникающими внутри Солнца. Также имеются данные о том, что один раз в 140 миллионов лет на планете теплело, а затем холодало. Кроме того, существуют периодичность в менее глобальных климатических изменениях. Они происходят раз в 34 миллиона лет. Изучение изменения климата и вопросов адаптации человечества к этим изменениям является важной задачей как национального, так и международного масштаба. Существует множество международных программ, организующих исследования в области климата, собираются крупные международные форумы по этим проблемам. Так, в 2003 году в Москве проходила представительная Всемирная климатическая конференция. Большой вклад в изучение проблем изменения климата вносит Межправительственная группа экспертов по изменениям климата, в работе которой принимают участие и российские ученые.