Ein grundlegendes Verständnis des Klimasystems ist gerade in Zeiten des Klimawandels von besonderer Bedeutung. Die Klimaphysik beschäftigt sich mit der Erforschung der Physik (insbesondere der Dynamik) von Atmosphäre, Ozean und Eis sowie deren Wechselwirkungen im gekoppelten Klimasystem. Zu besonderen Forschungsschwerpunkten der Klimaphysik am Institut für Physik und Astronomie und an den angegliederten außeruniversitären Forschungseinrichtungen zählen die Physik der Atmosphäre, der hydrologische Kreislauf, die Erforschung globaler Meeresströmungen, die Dynamik der großen Eisschilde Grönlands und der Antarktis im Hinblick auf ihren Beitrag zum Anstieg des Meeresspiegels unter globaler Erwärmung sowie die Erforschung der Klimageschichte der Erde. Neben direkten Messungen und der Analyse von Daten werden dabei vor allem auch numerische Modelle des gekoppelten Klimasystems sowie seiner Komponenten entwickelt und angewandt.