第四纪冰河时期
尚没有完全令人满意的理论能解释地球的冰期。板块构造能在大的时间尺度上影响到冰河时期的出现与结束；地球轨道力学的要素可以产生中等时间尺度影响到冰期与间冰期的轮回。太阳活动、火山喷发、温盐循环等因素可以在较小时间尺度上影响冰段与间冰段的交替。
北极气候
进入卫星时代后，大量的卫星装载的遥感系统在空间轨道上运行，取代了不少地表观测站的功能，不但弥补了冷战结束後地表观测站减少造成的观测缺失，还覆盖了许多以往的地表观测站无法触及的区域。对北极定期的卫星观测形成于二十世纪七十年代，无论在数量还是在质量上都有着快速的发展。卫星观测的主要成果是完整地记录下了自八十年代起北极海冰的覆盖情况。NASA和NSIDC的观测结果都显示，北极冰盖的面积在不断缩小，并且揭示出这个现象和全球变暖之间的联系。这些结果也促使人们对北极施以更多的关注。现今的卫星技术可以不但可以记录北极的云层、积雪和海冰情况，还能够记录下海洋或冰层表面气温、湿度、风力和臭氧浓度。