高地气候区就如同海拔较低的宽阔的气候带中的岛屿，天气凉爽，水气充足。比起周围的低地，这里的动植物群体更适应高地气候。高地气候区通常以水气充足，降水丰富而著称。同时也是形成各大洲主要河流的许多山泉的发源地。
影响气候的因素
在高地地区，气候带的变化是呈现伸缩式排列的。海拔高度增加通常带来类似纬度变化而引起的气候带的变化。作为一般性的规律，海拔高度每增加1000英尺（300米），气候发生的变化相当于向极地方向前进约300英里（5000米）所产生的变化。
山坡的朝向同样影响了高地地区所呈现的气候种类。例如，如果山坡迎风，这里一定要比被遮挡较多的山坡冷得多。此外朝西的山坡在已较暖和的下午接受日照，而朝东的山坡是地面上还未从昨夜的寒冷中苏醒的早晨。
气候变迁
气候变迁是地球演变的一条主线。自从45亿年前地球形成后，全球的气候就一直处于变化之中。几乎是从一开始起，地表就在不停地移动。地球的地壳构造板块，就像一组巨大的拼板，在半熔化的基质上每年滑动数英寸。偶尔有一个洲，如南极洲，飘流到极点上并在那里滞留几百万年，它阻挡了向极地方向移动的热带暖水流并使冰盖开始生成。或者是几大洲向一处汇聚，围成一个极地海洋并将它冻成类似今天北极的冰盖。形成一个冰盖的几率每3亿年才有一次。因此，地球两极同时生成冰盖是极为罕见的，而且正是它们的存在及其产生的寒冷的极地气流构成了我们今天所知道的天气的重要组成部分。
冰期
大约6500万年前，地球的两极是没有冰的，从那时到现在的这段时间，地球经历了冰的生成（在所谓的冰期）以及冰的溶化（间冰期）。人们认为在最后的200万年里，冰河至少出现和消失了10次并导致随之而来的冷暖气候的交替。
解释这一冰的形成及消失的理论之一是20世纪30年代由塞尔维亚数学家米路丁·米兰柯维奇创立的，米兰柯维奇认为地球的冰期同地球运动的周期性变化相关联，这种变化决定了不同纬度日照的数量，因而影响冰盖的形成。
这些变化包括：地球的轨道每10万年从略微的椭圆形变成近乎圆形；地球是如何像一个自转的陀螺摆动的，用23000年的时间划过一整圈；地球的倾角——每经过41000年——同垂直线的角度从21.8°到24.4°。三个圆的变化的共同作用，被认为是地球最近的气候变迁模式——10万年的冰期间有一万年的间冰期——的最近乎合理的解释。根据这一理论，我们现在生活的这个间冰期即将进入尾声，而离下一个冰期也许仅有1000年之遥。
许多气候变化是在比10万年短得多的时间范围内发生的，欧洲的气候曾经是温暖而又非常稳定的，殖民者可以在格陵兰岛的南岸扎根，葡萄园可以在英格兰繁茂生长，但是大约800年前，欧洲气候变得风暴多起来了。
海洋冰层向赤道方向延伸，冬天冷暖无常，洪涝和干旱时有发生。寒冷的高峰期出现在人们后来所知的小冰期，约从1450～1850年。在这一时期，漫长、严酷的冬天和短暂、潮湿的夏天毁掉了格陵兰岛葡萄园和北欧海盗殖民地。尤其是1816年，被认为是没有夏天的一年：欧洲的七八月份出现了可怕的霜冻。随之而来的是饥荒。
19世纪末，地球的平均气温连续上升了几年，但是20世纪40年代又出现了普遍的降温；20世纪70年代，又出现了升温，并在1979～1999年间出现了本世纪最热的8年。在这段时间里，解释这一明显加速的升温趋势的理论有许多，像“全球变暖”、“急剧变化的温室效应”及“臭氧层变薄”这样的说法也越来越多。尽管科学界仍在争论原因，但人们普遍认为地球正处于一个非常温暖的阶段。
被认为同气候变迁有联系的一个因素是太阳黑子。大约每22年，这些巨大的磁暴的数量达到最大值，这时太阳要发出比最少时多出0.1％的太阳能量。太阳黑子活动的减少已被认为与小冰期中最冷的时期——蒙德极小期（1645～1716）——有关，当时几乎没有观测到太阳黑子。当太阳循环处于最大值时，大量的高能辐射被释放，增加了大气层上层臭氧的数量。增多的臭氧使上层大气升温，影响着平流层的气流向下运动，气候就这样在全球范围内被改变了，尽管还不足以造成急剧的全球气温变化。
山脉和火山
正如雨影效应那样，山脉可以影响气候。考古学家的兴趣在于，这些经由数百万年的地壳板块冲撞而形成的山脉，是如何干扰地球的风的流动的。火山喷发可以产生更加立竿见影的效果。火山向大气中喷出许多种气体，包括二氧化碳，人们认为二氧化碳这种气体可以使温室效应加强，使全球气温上升。
影响更大的是火山喷出的灰尘颗粒和散发出的二氧化硫。二氧化硫与水蒸气结合产生深厚的霾，霾可存在2～3年，使平流层升温并将吸收的阳光反射、散射回太空。结果，到达地球表面的太阳能数量减少，使地表空气变冷。1991年，当匹那提堡火山爆发时，2000万吨的二氧化硫气体被喷人菲律宾的上空。此后，美国国家航空航天局（NASA）的地球辐射监测卫星发现反射回太空的太阳能射线增加了3.8％。爆发后的一整年里，二氧化硫气团仍在全球流动，有记录指出全球气温净降低为1.10P（0.6℃）——与本世纪地球升温的程度相同。
工业废气、汽车尾气和森林火灾造成的空气中的烟雾也排人对流层，重硫酸盐矿物燃料所产生的硫酸盐烟雾与火山灰相似，起着凝聚核的作用。一些科学家认为，这些主要飘浮在欧洲和北美上空的污染云团，可能就是最近几十年北半球气温上升低于南半球的原因。
正在变暖的地球
同周围的地区相比，城市环境中的建筑物产生热气泡。道路和屋顶比植被和土壤更易吸收太阳的热量，结果，在冬季大城市的市中心，夜里的温度仍要比当地的乡村高出达10°F（5℃）。工业区也是增加的水蒸气的来源：污染的烟雾成为聚集水分子的云层凝聚核，并且造成人口密集居住区随风吹落，的沉淀物增加5％到10％。在大城市的上空和城市之间，喷气飞机留下的凝结尾流中的燃烧物——硫酸小液滴和油烟微粒——促成了冰晶的形成。凝结尾流可以形成卷云，卷云吸收的热量多于释放的热量，因而造成了平流层总体气温的较小上升。
气候的变迁是相对的。在这个明显的间冰期，最近1万年的气候是相对稳定的。同大约公元900年毁灭玛雅文明的那次干旱相比，即使是20世纪30年代发生在北美大草原的毁灭性的碗状尘暴也算不了什么。另一方面，尽管近一百年地表的气温只上升了1°F（0.6℃），同近一万年只变化4°F（2℃）相比，这个变化实际上已经很大了。
气候记载
气候学家把近期和以往人类记载的各种材料拼凑起来，其中包括旧报纸、航海日志、图书以及私人信件和像乔治·华盛顿、鲁克·霍华德这些气象观测者们所记的日记。天文年历也成了无价之宝。也许al-manakh一词源于中世纪阿拉伯词源，现代阿拉伯语的意思为“天气”之意，天文年历于15世纪50年代首次在欧洲印刷出版，包括某些天文和潮汐数据指导农民耕作和收获。随着测量大气情况仪器的改进，更多可信资料开始出现在18世纪航海日志中。但从久远的记录中，气候学家们依赖大自然的记录，诸如树木年轮的增长；来自沼泽、河床和极地冰层内部样品。
树木年轮
春季生长的树会长出细嫩的细胞：夏季生长的树又浓又密。不同状况结合在一起形成年轮——年轮的圈数代表树龄。年轮的增长可显示在特定时期温度及环境骤变的趋势，因而成为年轮气候学家的关注的焦点。他们观察年轮厚、密的差异，但年轮增长仅对各个年份差异明显的地区是有价值的记载，如阿拉斯加、墨西哥。另外，仅有少量的树种如硬杉松和道格拉斯枞松，它们生存期长，这可以提供有用的记录。
核心样本
被风刮的花籽在池塘边、沼泽地或洼地聚集起来，之后在沉积层中形成化石。从洼地层中选出的核心样品表明各种花籽植物的变化，也表明了在随后一万五千年内气候的变化。
为更好了解过去，科学家们自河床向下的沉积层钻几千尺来寻找一万年前气候变化的证据。沉积层内含细土粒及海洋生物的外壳，这表明了过去海洋温度的变化。一种针头大小的海洋生物有外壳，向左盘旋，生长在低于45°F（7℃）的水中。而外壳向右盘旋的海洋生物则在较暖的环境中生存。这种生物在沉积层某些层面内才可出现，表明每个层面当时温度。
利用海底和极地冰盖中获取的核心样品比较，并读取同位素氧比率，可重塑冰河时代及内部冰河时代气候的变化。通过核心层内海洋浮游生物外壳，改变这些同位素集团，表明温度上下波动。至此得出气候一直在变化。
气候与人类
近代人类是地球上为数不多的一个群体，可以适应这一星球上任何一种气候带。从非洲大陆热带区起，那是人类祖先——近代人在约200万年前生存的地方，人类从赤道向外扩展，在身体和行为方面都适应所遇气候。
某些适应能力纯属体质。为适应热带炎热的气候，黑色皮肤起到保护来自太阳的辐射强度，身体和四肢细长使热量最大程度地消耗。生长在炎热地区的人们仍保留四肢长、身躯纤细的特点，最大限度减少脂肪储存并最大限度增加排汗的表面区域。
当人类在100万年以前向北迁移时，他们的体形和肤色发生了变化，从而适应所处的环境。
在世界最冷地区的居民通过超常规高的新陈代谢来维持生存。在北极因纽特人和萨阿米人生活7000年后变得短粗，身体脂肪加厚来隔热，类似生活在20万年和28万年前的尼安德特人。
住在高海拔地区的人们也适应了那里恶劣气候，在海拔13，000英尺（3500米）处居住，那里大气中氧气仅是海平面地区的一半。秘鲁安第斯山附近的居民前胸宽，心肺大，红血细胞内血红蛋白丰富，可以传递和储存他们所需的额外氧气。但他们四肢短，从而缩短了血液流遍全身提供热量所必须循环的距离。
一万年前，从解剖意义上讲，就在近代人类进化到目前人类95％所具备的生物生态特点时，适应气候变得更行为化了：即人类学会缝制衣服，建造家园和交通道路，建立农业体系以适合各种气候类型。一项重要革新灌溉技术使人类可以在一处永久居住。