地表と大気の間のエネルギー交換を調節する、雪と氷の根本的な物理的性質がいくつかある。最も大切な性質には表面での反射率(反射能)、熱を伝える能力(熱拡散率)、状態変化を起こす能力(潜熱)がある。こうした物理的性質は、表面の粗さや放射率、誘電体の性質と合わせて、雪や氷を宇宙から観察するうえで重要性を帯びている。例えば、表面の粗さはしばしばレーダー後方散乱の強さを決定づける主要な要素である。また、結晶構造や密度、長さ、液体水含有量といった物理的性質は、熱と水の移動やマイクロ波エネルギーの散乱に影響を与える重要な要素である。
雪.
海氷.
湖氷・河川氷.
氷は季節的な冷却によって河川や湖にも形成される。形成される氷体の大きさはあまりにも小さいので、局所的な気候以上に影響を及ぼすことはない。ところが、かなり大きな年々の変化が氷の生成・消滅が起こる期間にみられるように、結氷・解氷する過程は大規模だがしかし局所的な気候要素に対して応答反応を示す。よって湖氷の長期間にわたる観察は気候の記録の代わりにすることができ、結氷・解氷の傾向の観察から、気候の摂動における便利で統一的な、そして季節特有の指標が得られるかもしれない。ただ、河川氷の状態に関する情報は気候を記録する代わりのものとしては湖氷よりあまり使えない。というのも、氷の形状は河川流の状態に大きく依存しているためである。この河川流の状態というのは、直接水路の流量を調節する、あるいは間接的ではあるが土地の使用により流れる水に影響を与えるような、人間の干渉だけではなく、降雨や雪解け、その河川流域を流れる水に影響される。
凍土・永久凍土.
氷河・氷床.
氷河と氷床は密で硬い陸地にもたれた形で存在する、流れる氷の塊である。これらは雪の涵養、表面部と底部の融解、周りを囲む海洋や湖への氷山分離、そして内部動力学によって調節される。氷河は氷体内部で重力によって引き起こされるクリープ流（「氷の流動」）と氷河の下にある陸地への滑動によって生じ、その滑動は氷河を薄くし水平方向に広げることにつながる。質量の増加・減少と流動による移動との間に関するこの力学的不均衡は何であれ、氷体の成長あるいは萎縮を生む。
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