本书是作者们在长期从事气候学研究和教学经验的基础上，大量阅读国内外学者有关气候系统的研究成果，总结自身以往的长期科研成果，系统总结气候系统中各因子之间的内在联系和复杂的物理过程，从诊断和模拟两个角度予以讨论，并配合应用实例，在物理学的框架上撰写的一本气候学教材。

全书分为三篇，共12章。第一篇介绍气候系统中各因子之间的内在联系和可能的变化过程，包括气候系统的基本组成和性质、气候系统各因子联系的观测事实、海气的相互作用、人类活动和植被变化对气候变化的影响，总结和详细叙述了冰雪圈与大气和海洋圈之间联系的复杂物理过程。第二篇介绍研究气候要素场相互耦合的诊断分析方法，即典型相关分析、奇异值分解方法、复奇异值分解方法和波包传播诊断方法。第三篇介绍大气环流模式(GCM)、海气耦合模式、陆气相互作用及陆面过程模式和区域气候模式；并应用c0LA—GcM模式模拟青藏高原冬季积雪异常与亚洲夏季风关系的联系，应用陆气相互作用及陆面过程模式，模拟植被生态系统与气候的相互作用以及对西北干旱区气候环境演变的研究。

本书各篇是一个完整结构下的有机部分，既有气候系统的物理陈述，也有诊断分析和数值模拟的探讨，还有应用该方法的研究成果实例；既有诊断分析方法，也有气候模式。可整体通读，也可局部查阅。可供气象研究机构和高等院校大气科学专业本科生、气象学和大气物理学与大气环境专业的研究生作为教材或参考书使用，也可供气候科研工作者和气候学教学人员参考。