Літосфера належить до найконсервативніших елементів КС, але, у зв’язку з тим, що саме її ми найбільше перетворюємо у процесі господарської діяльності, від зміненої літосфери (техносфери) істотно залежить характер глобального й регіонального клімату.

Як елемент літосфери, гірські екосистеми світу, залежно від своєї протяжності та висоти, також причетні до формування клімату, особливо в регіонах, де вони розміщуються. Так, наприклад, Карпати значною мірою зумовлюють клімат на Західній Україні. Гори формують тут специфічну динаміку повітряних мас і фронтів. Завдяки їм у Закарпатті послаблюється дія Сибірського центру і, навпаки, посилюється вплив Азорського. Крім того, гірські хребти захищають Закарпаття від проникнення холодних арктичних повітряних мас. Особливістю цієї місцевості є й те, що влітку тут переважає внутрішня гірсько-долинна циркуляція повітря, а над горами формуються умови, які часто провокують інтенсивні дощі, буревії, паводки чи селі. Інтенсивні дощі провокують час від часу небезпечні гідрологічні явища на річках Закарпаття (Тиса, Латориця, Лімниця, Уж) у листопаді, грудні, січні та річках Прут і Серет — у червні.

При формуванні клімату Землі унікальна роль належить кріосфері як невід’ємній частині гідросфери. Кріосфера включає багатовікові континентальні льоди, гірські льодовики, сніговий покрив і морську кригу, які перебувають у постійній взаємодії з рідкою фазою та парою, слугує своєрідним глобальним термостатом. Як засвідчує геологічна історія Землі, періоди танення вічних льодів і снігів – або, навпаки, надмірного замерзання води – були найдоленоснішими для біосфери і призводили або до світових потопів, або до зниження рівня Світового океану. Так, під час останнього зледеніння (25—12 тис. років тому) його рівень був на 80 м нижчим, ніж тепер.

У відповідності до теорії катастроф, на клімат Землі і її біоту впродовж історії існування біосфери неодноразово впливали космічні та геологічні події: зіткнення планети з астероїдами чи кометами, метеоритне бомбардування, зміни сонячної прецесії, осі обертання і магнітних полюсів, радіаційні процеси, вулканізм, землетруси тощо. Відомо, що внаслідок падіння на Землю великого астероїда 251,4 млн. років тому загинуло до 70% наземних тварин і 90% — морських. Їх вимирання пояснюють раптовим розігрівом планети, викликаним випаровуванням величезної кількості води в атмосферу і парниковим ефектом (гіпотеза пароводяного купола). Вважають, що такий механізм глобального потепління в історії Землі спрацьовував неодноразово.

На формування теплового балансу Землі істотно впливає біота, зокрема її фотосинтетичний блок, який разом з автотрофними організмами є єдиним джерелом поповнення біосфери первинними органічними речовинами.

Наземні рослини щодоби переробляють 1017 ккал космічної світлової енергії, вкупі з водними вилучаючи із атмосфери понад 150 млрд. тонн на рік вуглецю у формі СО2. Більшість експериментальних робіт показують, що за умови підвищення концентрації СО2 у повітрі зростає врожайність зернових, овочевих та інших культур. І тільки дефіцит інших біогенних елементів може нівелювати цей ефект.

За період від 1750 до 200 млн. років тому відбулося не менше чотирьох зледенінь, кожне з яких тривало приблизно 4—30 млн. років. Льодовики тоді досягали рівня океану навіть на континентах, розміщених поблизу екватора. Нині важко достеменно сказати про причини цих зледенінь, а ось наступне потепління і танення потужних льодів, які вкривали планету майже двокілометровим шаром, пояснюють процесами вулканізму. Спочатку масштабні викиди пилу і сірчистого газу викликають затінення атмосфери й різке похолодання. Після самоочищення атмосфери від дисперсних часток та сірчаної кислоти спрацьовують парникові гази.

За даними деяких учених, нинішнє танення льодів Ісландії, спричинене техногенними викидами парникових газів, розбудить дрімаючі вулкани: внаслідок різкого зменшення маси льоду на поверхні Землі вона зазнаватиме дедалі більшого тиску з боку гарячих шарів мантії. З’явився і образний вислів: «Гуркіт вулканів супроводжує відступ льодовиків».

Реконструкція клімату з допомогою аналізу параметрів викопного листя рослин доводить, що 65—55 млн. років тому клімат Землі був переважно парниковим. Навіть у районі Чукотки та Аляски росли широколистяні породи дерев, гінкгові та деякі види пальм. Але на межі крейдяного періоду і палеогену відбулося масове вимирання водних і наземних тварин (так званої мезозойської фауни), точна причина якого не з’ясована донині.

За даними вимірів співвідношення ізотопів у планктоні, законсервованому у вічних льодах, встановлено, що останніх 500 тис. років льодовикові і міжльодовикові періоди чергувалися кожні 100 тис. років. Як відомо, сербський математик М. Міланкович у 30-х роках минулого століття за природними коливаннями положення осі Землі відносно Сонця описав три основних цикли тривалістю 23 тис., 41 тис. і 100 тис. років, під час яких різниця між потоками сонячної енергії у найближчій до Сонця (перигелій) і найвіддаленішій (афелій) точках орбіти Землі становить від 7 до 26%.

З відступом останнього льодовика (приблизно 14 тис. років тому) природа Східної Європи починає поступово змінюватися. Температура літнього сезону тоді була на 4—50 °С, а зимового — на 8—100 °С нижчою за сучасні показники. Палінологічні дослідження геологічних розрізів, зокрема виконані фахівцями нашого інституту, засвідчують, що на початку голоцену клімат на території сучасної України був близьким до північно-тайгового, тобто холодним і континентальним. Ландшафти Полісся й Лісостепу тоді були приблизно такі: широкі долини річок займали луки, зарості кущів і окремі групи дерев. Тут водилися степові види тварин, що «уживалися» з типово тундровими видами (кінь, бізон, північний олень, песець) та лісовими (ведмідь, росомаха та ін.). Величезними просторами Східно-Європейської рівнини бродили стада мамонтів.

Із розвитком потепління кліматичні умови України набули такої динаміки: 110000–10300