Över långa tidsskalor utvecklas atmosfärs- och oceancirkulation i samspel med inlandsisar, bergskedjor, och omfördelningar av kol inom klimatsystemet. En gren av klimatforskningen studerar cirkulationssystemen och relaterade återkopplingar som påverkar flödet av energi och materia mellan olika klimatreservoarer och skapar naturliga klimatvariationer.
Forskningen kartlägger mekanismer som dynamiskt kopplar land, ocean och atmosfär, samt hur dessa påverkar klimatet. Forskningstema innefattar samspel mellan marina organismer och moln i Arktis, hur atmosfäriska vågor kopplar skeenden i vitt skilda delar av klimatsystemet, och den Nordgrönländska inlandsisens utveckling framåt och historiskt. Inom forskningen nyttjar man data från mätsystem som satelliter och isbrytaren Oden, samt modellering och laboratorieexperiment.