Över långa tidsskalor utvecklas atmosfärs- och oceancirkulation i samspel med inlandsisar, bergskedjor, och omfördelningar av kol mellan atmosfär, ocean och land. Cirkulationssystemen och relaterade återkopplingar påverkar flödet av energi och materia mellan olika klimatreservoarer och skapar naturliga klimatvariationer.