氣候系統是一個復雜的系統，包括各個分量之間的相互作用，例如，既包括大氣、海洋、陸地、冰雪之間的相互作用，還涉及物理、化學和生物等過程。當其中一個分量發生變化時，這些相互作用將引起其他分量發生變化，并反饋給最初的變化，從而造成更大的變化。目前所關心的主要反饋過程包括：水汽正反饋、冰-雪反照率正反饋、云-輻射的反饋等。

水汽正反饋指的是，CO2增加導致地面和大氣溫度增加，造成更多的地表(海洋)液態水蒸發進入大氣層，因為水汽本身也是溫室氣體，水汽的增加將使得地表和大氣溫度升高更多，從而導致更多的液態水蒸發進入大氣層，產生更強的增溫，從而構成一個正反饋的過程。例如，如果大氣是干空氣，單純的CO2加倍造成的地面增溫大約是1.1K，如果考慮水汽的正反饋，則CO2加倍造成的地面增溫將是5.2K。

冰和雪的反照率比陸地和洋面大得多，洋面對太陽輻射的反照率一般小于0.1，陸地的反照率通常小于0.2，而冰的反照率一般大于0.6，雪的反照率大于0.8。因此，冰和雪覆蓋面積的變化將造成地表接收太陽輻射能量的巨大變化。如果溫度升高造成冰-雪覆蓋面積減少，地表反照率將減少，地表接收太陽輻射增加，地表溫度升高，從而造成冰-雪覆蓋面積進一步減少，溫度進一步升高,構成一個正反饋機制。以地球歷史氣候的長期變化為例，在冰川期和間冰期之間的氣候轉化過程中，冰-雪反照率正反饋起著至關重要的作用。以現代氣候變化為例，北極附近的變暖比全球其他地方的變暖幅度大得多，這也是因為北冰洋的海冰和周邊的雪蓋的正反饋在起作用。

地表對太陽輻射的平均反照率大約只有0.15。但全球的天空平均大約有60%是被云層覆蓋的，正是云層的覆蓋，地球的行星反照率實際是大約0.3.相對于水汽和冰-雪反照率正反饋，云-輻射的反饋作用則比較復雜，因為低層的液態水云主要反射太陽輻射，降低地表溫度，而高層的冰晶云則允許太陽輻射透過，阻擋地球的紅外輻射，具有溫室效應。另外，云量的測定也是一件困難的事情。因此，確定云-輻射反饋的強度和正負符號是非常困難的。云-輻射反饋是氣候變化研究中最不確定的因素之一。