Secara keseluruhan atmosfer memegang peran penting dalam sistem bumi-atmosfer. Empat peranan utama atmosfer terhadap proses fisik dan kehidupan makhluk di dalamnya dapat dikemukakan sebagai berikut:
-
Atmosfer merupakan sumber gas dan air presipitasi untuk permukaan bumi. Dalam memenuhi keperluan metabolisme makhluk hidup, atmosfer merupakan sumber gas nitrogen (N2), oksigen (O2), dan karbondioksida (CO2) yang berlimpah. Nitrogen merupakan unsur esensial bagi pertumbuhan tanaman. Proses fotosintesis tumbuhan di seluruh permukaan bumi akan mengurangi konsentrasi CO2 dan menambah konsentrasi O2 secara alami. Sebaliknya proses respirasi tumbuhan akan mengakibatkan hal yang sebaliknya yaitu menambah konsentrasi CO2 dan mengurangi konsentrasi O2.
-
Atmosfer adalah penyaring (filter) radiasi surya. Melalui sifat-sifat kimia dan fisika tertentu, atmosfer mengatur jumlah dan jenis energi radiasi surya yang mencapai permukaan bumi. Ozon (O3) sebagai contoh, yang terkonsentrasi di lapisan atmosfer pada ketinggian antara 20-35 km tetapi masih ada dalam jumlah besar sampai ketinggian 50 km, berperan untuk melindungi kehidupan terestrial dari radiasi surya yang merusak organ tubuh makhluk hidup (mematikan).
-
Pada sistem neraca energi radiasi, atmosfer merupakan penyangga (buffer). Tanpa ada proses penyanggaan (penyerapan, penerusan, dan pemantulan) radiasi oleh atmosfer, suhu bumi pada siang hari akan mencapai lebih dari 93C dan malam hari akan mencapai - 184C. Secara alami karbondioksida sangat efektif dalam memilah penyerapan sejumlah radiasi terestrial yang terpancar keluar, yang apabila tidak, radiasi tersebut akan hilang begitu saja ke angkasa. Begitu juga dengan uap air, di samping dapat menyerap sebagian radiasi surya, juga merupakan bahan penyerap yang sangat bagus untuk radiasi yang dikeluarkan permukaan bumi (radiasi terestrial). Lebih lanjut, jumlah panas yang besar yang digunakan untuk evaporasi air permukaan akan dilepaskan kembali ke atmosfer ketika uap air berkondensasi membentuk awan dan hujan. Dengan demikian permukaan bumi akan terhindar dari pemanasan dan pendinginan berlebihan.
-
Pada proses fisika di permukaan bumi, atmosfer merupakan pengatur kelestarian mekanisme proses cuaca dan iklim. Dalam mekanisme proses pembentukan awan dan hujan, keberadaan kotoran-kotoran di atmosfer (aerosol) memegang peranan yang penting dengan bertindak sebagai inti sehingga kondensasi terjadi di sekitarnya.
Sejak 20 tahun terakhir ini timbul kekhawatiran terhadap gangguan lingkungan. Penggunaan gas ringan khususnya CFC ( Chloro Fluoro Carbon ) pada sistem mesin pendingin dan berbagai alat semprot ( sprayer ) untuk kosmetik sangat dikhawatirkan akan mengurangi lapisan ozon. Kekhawatiran lain timbul sehubungan dengan semakin menurunnya populasi tumbuh-tumbuhan hutan tropika akibat deforestasi yang berlebihan yang diperkirakan akan menambah kandungan CO2 di atmosfer. Penambahan gas CO2 juga semakin dikhawatirkan dengan meluasnya penggunaan bahan bakar untuk berbagai keperluan dan juga semakin intensifnya peristiwa kebakaran hutan di dunia. Apabila gangguan terhadap kesetimbangan alamiah pada lingkungan ini tidak dapat diatasi, diperkirakan suhu udara akan semakin meningkat yang diikuti perubahan iklim beserta dampak-dampaknya. Peningkatan kandungan CO2 di atmosfer dari 320 ppm menjadi 370 ppm diperkirakan akan menyebabkan kenaikan suhu udara sekitar 0.50C. Diduga peningkatan CO2 ini akan terus berlangsung apabila tidak dilakukan pencegahan dan tidak ada faktor yang menghambat.