气候特征的核心要素包括气温、降水和季节变化三方面。气温特征涵盖年平均温度、年较差和日较差；降水特征包含年降水量、季节分配和极端降水事件；季节变化则体现为气候类型的周期性差异，如热带雨林气候全年无季节区分，而温带季风气候四季分明。这三要素共同构成气候诊断的基础框架，世界气象组织（WMO）将其列为气候描述的标准参数。

这一分类体系的科学性可从三方面论证：气温和降水是气候系统最直接的表征指标。联合国间气候变化专门委员会（IPCC）第六次评估报告指出，1901-2020年全球地表温度上升1.09℃，同时降水格局发生显著重组，证实这两项要素对气候变化的敏感性。季节变化特征反映了气候动态过程。中国气象局2024年气候公报显示，我国夏季降水占全年63.2%，凸显季风气候的阶段性特征；而欧洲中期天气预报中心（ECMWF）数据表明，温带海洋性气候区气温年较差不足15℃，显著低于同纬度大陆性气候区的30℃以上。三要素具有明确的地理指示性。例如热带草原气候的年降水量800-1500mm配合显著干湿季交替，与热带沙漠气候的不足250mm降水形成鲜明对比。美国国家海洋和大气管理局（NOAA）的柯本气候分类体系即以此三要素作为主要划分依据。当前全球气候监测网络（GCOS）设立的54个基本气候变量中，地表气温、降水强度和物候变化均位列核心观测指标，进一步验证该框架的权威性。