気候システムにはいろいろなフィードバックのしくみがある ([システムの総論]の中のフィードバックの説明も参照)。
ここでは、システムの状態の変数の例として気温に注目する。 (全球平均気温を想定しても特定の場所の気温を想定してもよいが、 それぞれの場合によって考慮する必要のある変化要因が違ってくる。) そして、仮にある向きの変化が起こったらどうなるかという考え方に基づいて フィードバックを考える。 気温が少し上がったら、何か(Yとする)が少し変わり、 Yの変化がさらに気温を上げるように働く場合が正のフィードバック、 気温を下げる(気温上昇をおさえる)ように働く場合が負のフィードバックである。 気温が逆に少し下がった場合は、フィードバックのしくみが同様であれば、 Yの変化は、正のフィードバックの場合は気温をさらに下げるように働き、 負のフィードバックの場合は気温の下降をおさえるように働く。
地球の気候には、 地球の放射収支の節の0次元エネルギー収支モデルで扱ったように、 黒体放射のエネルギーは温度(絶対温度の尺度で)の4乗に比例する (ステファン・ボルツマンの法則)。 仮に温室効果の変化がないとすれば、 (放射でみた地球の代表温度と、地球の気候システムの平均温度とは 一定の関係にあると思われるので) 地球の気候システムの平均温度が高いほど、 地球放射によって地球が失うエネルギーは大きい。 これは温度に対して負のフィードバックとして働く。 この負のフィードバックがあるから、 地球上の温度はあまり激しく変化しないですんでいるのだ。 しかし、気候システムを論じるうえではわざわざ述べず省略されてしまうことが多い。
地球には海があるので、気温が上がれば、 海から水が蒸発して大気中の水蒸気がふえる。 水蒸気は温室効果気体([温室効果の基本]参照)なので、 このような水蒸気の変化は、温度変化に対して正のフィードバックとして働く。
雪や氷([雪氷圏]参照)は ふつう、水面や土壌や植生に比べて、太陽放射を反射する割合(アルベド)が大きい。 気温が高いと、雪氷はとけてしまうので、地表面のアルベドが小さくなり、 したがって地球に届く太陽放射のうち地球が吸収する割合が大きくなる。 これは気温の変化を強める方向に働く正のフィードバックである。 ただし、このしくみが働くのは、雪氷と液体の水の両方がありうる温度範囲に限られる。 (なお、積雪のあったあと晴れた日に融雪がどのように進行するかを観察すると、 1メートル程度の小スケールでこのフィードバックが働いていることがわかる。)
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(図は増田・田辺(1994)から再録)
雲は地表の大部分の物質よりもアルベドが大きいので、 雲量(雲に覆われた面積比)がふえることは太陽放射吸収による地球のエネルギー収入を減らすように働くことが多い。 ただし地表面がアルベドの大きい雪氷に覆われている場合は逆になる。 他方、雲は赤外線をよく吸収し射出するので、温室効果物質でもある。 つまり、雲量がふえることは地球放射収支による正味の地球のエネルギー収入をふやすように働く。 このどちらが勝つかはいちがいに言えないが、 衛星観測から季節変化や年々変動を分析した結果に基づけば、 太陽放射を反射する効果のほうが定量的には大きいようだ。
全球規模で気温が上昇すれば、雲の形で大気中にある水の質量は増加すると思われるが、 面積比である雲量がふえるか減るかはまだ明らかでない。 仮に雲のおもな効果が太陽放射反射だとして、 温度上昇とともに雲量がふえるとすれば、雲の効果は負のフィードバックとなるが、 雲量が減るとすれば、正のフィードバックとなる。
雲の種類別の割合が変わると、話はもっと複雑になりうる。 雲の特徴がエーロゾルの変化に伴って変わることもありうる [エーロゾルの役割]。
気候システムに起こる変化を、理屈の側から考えるときには、 そのある部分がほかの部分と独立に少し変化したとして、 その変化がいろいろなフィードバックによってほかに波及し 全体の平均状態をどのように変えるに至るか、という議論ができる。
しかし、現実のシステムについては、勝手な変化を起こしてやることができない。 いろいろな要因が同時に変化しており、 どれが原因でどれが結果であると論証することはめったにできない。 また、計算機の中でも、現実を詳しく近似するモデルの場合は、 外から強制作用を与える方法が限られており、 また強制作用がなくても内部で変化が起こるので、 必ずしも因果関係を明確に示せるとは限らない。
気候システムを大局的に見ると、エネルギーの出入りはほぼつりあっている。 しかも、上に述べたように地球放射の基本的な負のフィードバックがあるので、 このつりあい状態はふつう安定である (負のフィードバックによって温度はつりあい状態に引きもどされる)。 そこで、「気候システムは常にこのつりあい状態にあるが、 つりあいの位置がゆっくり変化することがありうる」 という考え方をすることがある。 温室効果気体濃度の変化に伴う気候の変化 [温室効果の基礎のページ参照]や、 上に述べた(a)(b)(c)などのフィードバック (ただし時間スケールが1年よりも長い部分だけに注目する)は、 つりあい状態がずれるという形で理解されることが多い。