Patrones climáticos regionales 

La proximidad a grandes masas de agua influye en el clima a escala regional. Las zonas costeras experimentan menos variaciones estacionales en sus climas que los interiores continentales. Los inviernos son más suaves, los veranos más frescos, y el cambio de temperatura entre el máximo del día y el mínimo de la noche es mucho menos extremo. Esto se debe en parte a la alta capacidad calorífica del agua, su capacidad para mantener el calor durante largos períodos de tiempo y liberar ese calor cuando la atmósfera se enfría, y en parte debido a la redistribución del calor por las corrientes oceánicas. 

Mientras que la mayoría de las regiones costeras experimentan altos niveles de precipitación, los interiores continentales son típicamente áridos. Distantes de grandes cuerpos de agua, estas áreas carecen de fuentes de agua para recargar la humedad en el aire. Además, las masas de aire que llegan a ellas tienden a haber descargado ya la humedad que llevaban. Esto es particularmente cierto en las regiones cercanas a las cordilleras. Estas barreras físicas hacen que el aire suba y se enfríe. La humedad se pierde como la precipitación en el lado de barlovento de la montaña. 

A medida que el aire seco desciende en el lado de sotavento, calienta y absorbe la humedad del suelo. Cae mucha menos precipitación en el lado de sotavento de la cordillera, o en una distancia más allá de ella, creando una sombra de lluvia. Algunas sombras de lluvia crean condiciones extremadamente áridas, desérticas, como ocurre en los desiertos de Gobi, Atacama, Mojave y Sonora. Otras sombras de lluvia resultan en un secado menos pronunciado; en estas regiones, los pastizales tienden a florecer, como en las Grandes Llanuras de América del Norte y la estepa kazaja. 

Microclimas 

Aunque tendemos a pensar que el clima afecta a grandes regiones de la Tierra, tanto la temperatura como la humedad pueden variar en pequeñas escalas espaciales, a las que nos referimos como microclimas. Los microclimas se crean con mayor frecuencia por la variación en la estructura física de un área, aunque también pueden ser creados por la vegetación. Incluso el color de fondo puede influir en el microclima, ya que los sustratos oscuros absorben los rayos del sol, elevan las temperaturas y promueven la evaporación y el secado. Cada una de estas variables afecta a los tipos de organismos que pueden habitar el área. Las plantas prosperan en áreas que brindan condiciones climáticas óptimas (temperatura, luz solar y humedad) para el crecimiento, y los animales prosperan en áreas con recursos adecuados, incluida la vegetación. Como resultado, vemos una fuerte relación entre las condiciones climáticas o microclimáticas y la estructura del ecosistema. 

La interacción entre la temperatura y la humedad crea climas en todos los niveles de la escala espacial, y es esta interacción la que limita los rangos geográficos de las plantas, lo que a su vez determina los rangos geográficos de los animales. De hecho la biogeografía, que estudia la distribución geográfica de los seres vivos, se sirve en gran parte del clima para estudiar patrones comunes.