Ciò che mantiene in moto questo grande sistema climatico è quasi esclusivamente l'energia fornita dal sole, si tratta di una quantità enorme: la potenza che il sole fornisce costantemente alla Terra è più o meno l'equivalente della potenza di cinquemila miliardi di automobili! Tuttavia, data la sua lunga storia, la Terra ha avuto il tempo di raggiungere un equilibrio tra energia solare in ingresso e radiazione infrarossa terrestre in uscita, per cui facendo la media su tutta la superficie della Terra, il sistema climatico non accumula né perde energia se non in quantità minime rispetto a quella che il sole le fornisce.
D'altra parte, poiché le cifre in gioco sono molto elevate, uno squilibrio relativamente piccolo in questo bilancio energetico può portare a notevoli variazioni nel clima della Terra. Un tipico esempio di ciò è il meccanismo dell'effetto serra: facendo riferimento alla figura, un aumento della concentrazione di anidride carbonica (CO2) nell'atmosfera determina un aumento della frazione di radiazione terrestre assorbita dall'atmosfera (*) e una conseguente diminuzione della frazione emessa direttamente verso lo spazio (**) (effetto serra). In questo caso lo stato di equilibrio tra energia in ingresso ed energia in uscita, viene ristabilito solo con un aumento della temperatura atmosferica che fa aumentare la frazione di radiazione emessa dall'atmosfera stessa (***) (riscaldamento globale); in questa maniera si arriva ad un nuovo stato di equilibrio in cui le percentuali sono diverse da quelle a cui tutto il sistema climatico si è "abituato", in altre parole ci si viene a trovare in un diverso regime climatico.
Questo fatto può avere un impatto notevole non solo sulla temperatura della Terra ma anche sulla circolazione dell'atmosfera e degli oceani, generando così mutamenti nella distribuzione delle fasce climatiche.