Поскольку З. ф.-г. определяются в основном соотношением тепла и влаги, постольку это соотношение может быть выражено количественно (впервые физическую и количественную основу зональности сформулировали в 1956 А. А. Григорьев и М. И. Будыко). Для этой цели используют различные гидротермические показатели (чаще всего показатели увлажнения). Применение этих показателей помогает прежде всего разработке теоретических вопросов зональности, выявлению общих закономерностей, объективному уточнению характеристик зон и их границ. Например, при значениях радиационного индекса сухости Будыко менее 1 (избыточное увлажнение) господствуют влажные зоны лесов, лесотундры и тундры, при значениях более 1 (недостаточное увлажнение) — сухие зоны степей, полупустынь и пустынь, при значениях, близких к 1 (оптимальное увлажнение), — зоны и подзоны лесостепей, лиственных и светлых лесов и влажных саванн. Определение и дальнейшее уточнение количественных показателей имеют и большое практическое значение, например для применения различных агрокультурных мероприятий в различных секторах, зонах, подзонах. При этом очень важно учитывать не просто сходство итоговых показателей, но и из каких именно величин в данных условиях они складываются. Так, устанавливая «периодический закон зональности», А. А. Григорьев отмечал периодическое повторение одинаковых значений радиационного индекса сухости в зонах различных поясов (например, в тундре, субтропическом гемигилее и экваториальных лесных болотах). Однако при общности индекса и годовой радиационный баланс, и годовая сумма осадков в этих зонах резко различны, как различны и все природные процессы и комплексы в целом.
Наряду с зональными факторами на формирование и структуру зональных систем большое влияние оказывает и ряд азональных факторов (помимо первичного распределения суши и океанов, обусловливающего в значительной степени циркуляцию, течения и перенос влаги). Прежде всего существует полярная асимметрия ландшафтной оболочки Земли, выражающаяся не только в большей океаничности Южного полушария, но и в наличии, например, свойственной только ему субтропической подзоны гемигилей и, напротив, в отсутствии в нём многих зон и подзон Северного полушария (тундры, лесотундры, тайги, широколиственных лесов и др.). Кроме того, значительную роль играют конфигурация и величина площади суши в каких-либо широтах (например, широкое распространение тропических пустынь в Северной Африке и Аравии или Австралии и их ограниченная территория в занимающих меньшую площадь тропических поясах Северной Америки или Южной Африки). Весьма влияет и характер крупных черт рельефа. Высокие меридиональные хребты Кордильер и Анд усиливают континентальность и обусловливают наличие соответствующих полупустынных и пустынных зон на внутренних плоскогорьях субтропических и тропических поясов. Гималаи способствуют непосредственному соседству высокогорных пустынь Тибета и влажнолесного зонального спектра южных склонов, а Патагонские Анды даже являются первопричиной наличия на В. умеренного пояса зоны полупустынь. Но обычно воздействие региональных факторов лишь усиливает или ослабляет общие зональные закономерности.
Разумеется, зональные системы претерпевали существенные изменения в процессе палеогеографического развития. Поясные и секторные различия установлены уже для конца палеозоя. Позднее происходили изменения в распределении суши и моря, макроформах рельефа, климатических условиях, в связи с чем в формировавшихся зональных системах одни зоны исчезали и замещались другими, варьировалось простирание зон. Современные зоны разновозрастны; вследствие огромной роли, которую сыграло в их формировании плейстоценовое оледенение, наиболее молодыми являются зоны высоких широт. Кроме того, усиление контраста температур между полюсами и экватором в плейстоцене увеличило число З. ф.-г. и значительно усложнило их систему. Большое влияние, в частности на границы зон, оказывало и воздействие человека.
На карте наглядно показано распределение зон по поясам и секторам и различия в проявлении зональности в высоких и средних широтах Северного и Южного полушарий. В поясах высоких широт (полярных, субполярных и северной части северного умеренного пояса — бореальном подпоясе, отсутствующем на суше в Южном полушарии) наблюдаются относительно небольшие изменения в соотношениях тепла и влаги и почти повсеместно избыточное увлажнение. Природная дифференциация связана главным образом с изменениями тепловых условий, т. е. с увеличением радиационного баланса с уменьшением широты. Следовательно, и зоны полярных пустынь, тундры, лесотундры и тайги простираются субширотно, а секторные различия выражены слабо (ледяные пустыни в Атлантическом секторе Арктики обусловлены в основном региональными особенностями). Вместе с тем наиболее резко выступает полярная асимметрия зональных спектров, вызванная контрастами в распределении суши и океанов в разных полушариях. В суббореальных подпоясах при ещё более увеличивающемся поступлении тепла возрастает и роль влаги. Её увеличение определяется преобладанием западных ветров, а на В. — внетропическими муссонами. Индексы увлажнения существенно изменяются как по широте, так и по долготе, с чем связано и разнообразие зон и подзон и различия в их простирании. Приокеанические секторы заняты влажными лесами, переходные — лесами, лесостепями и степями, континентальные — преимущественно полупустынями и пустынями. Наиболее яркое проявление указанных зональных особенностей наблюдается в субтропических поясах, внутри которых ещё велики широтные различия радиационных условий, а влага поступает и с З. (только зимой) и с В. (преимущественно летом). В поясах низких широт (тропических, субэкваториальных и экваториальном) асимметрия полушарий сглажена, радиационный баланс достигает максимальный показателей, причём различия его по широте выражены слабо. Ведущая роль в изменениях соотношения тепла и влаги переходит к последней. В тропических (пассатных) поясах поступление влаги происходит только с В. Этим объясняется наличие относительно влажных зон (тропических лесов, саванн и редколесий), простирающихся субмеридионально в восточных секторах, полупустынь и пустынь, заполняющих континентальные и западные секторы. Субэкваториальные пояса получают влагу преимущественно с экваториальными муссонами, т. е. её количество быстро уменьшается от экватора к тропикам. Соответственно секторность почти не выражена, а зоны и подзоны лесов и саванн многочисленны и субширотны. Напротив, в экваториальном поясе влага и тепло постоянны, повсеместны и обильны; в этом поясе и выражена одна зона — гилей.
Явление зональности было известно ещё учёным Древней Греции. З. ф.-г. как на равнинах, так и в горах отмечались А. Гумбольдтом. Закономерное деление суши Земли на зоны и формулировка планетарного закона зональности впервые были осуществлены В. В. Докучаевым в 1898. В дальнейшей разработке его учения участвовал ряд учёных, главным образом русских: А. И. Воейков, Н. М. Симбирцев, Г. Н. Высоцкий, А. Н. Краснов, Г. И. Танфильев, Л. С. Берг, И. М. Крашенинников, А. А. Григорьев, А. И. Яунпутнинь, из зарубежных — Э. Дригальский (Германия), О. Норденшельд (Швеция), К. Тролль (ФРГ) и др.