Klimatologie se zabývá studiem atmosféry a průběhu počasí v čase. Tento vědní obor se zaměřuje na zaznamenávání a analýzu průběhu počasí na celém světě a na pochopení atmosférických podmínek, které je způsobují. Někdy se zaměňuje s meteorologií, což je studium počasí a jeho předpovídání. Klimatologie se však zaměřuje především na přírodní a umělé síly, které ovlivňují dlouhodobé vzorce počasí. Vědci, kteří se na tento obor specializují, se nazývají klimatologové.
První studie klimatu lze vysledovat již ve starověkém Řecku, ale klimatologie, jak ji známe dnes, se objevila až s nástupem průmyslového věku v devatenáctém století. Klimatologie se rozvíjela s tím, jak se vědci začali zajímat o pochopení zákonitostí počasí. V poslední době se klimatologové stále více zaměřují na výzkum změn zemského klimatu, k nimž došlo po nástupu průmyslového věku. Země se s rozvojem lidského průmyslu a uvolňováním většího množství uhlíku do atmosféry stále více otepluje. Tento jev, nazývaný globální oteplování, je pro klimatology obzvláště důležitým předmětem studia. Studiem globálního oteplování mohou klimatologové lépe pochopit a předvídat dlouhodobý dopad změn klimatu způsobených člověkem.
Klimatologové se snaží pochopit tři hlavní aspekty klimatu. Prvním aspektem jsou vzorce počasí, kterými se řídí běžné podmínky v různých oblastech světa. Za druhé se klimatologové snaží pochopit vztah mezi různými aspekty počasí, jako je teplota a sluneční záření. Třetím aspektem klimatu, který klimatologové zkoumají, je způsob, jakým se počasí mění v čase. Výsledky tohoto typu výzkumu ukázaly, že lidská činnost ovlivňuje celkové klima na Zemi, například zvýšením globálních teplot. Klimatologové proto zkoumají také příčiny změny klimatu způsobené člověkem; zajímají se zejména o činnosti, při nichž se uvolňují skleníkové plyny, a jejich souvislost s globálním oteplováním.
Kromě toho se klimatologové zabývají přirozenými změnami vzdušných a oceánských proudů, jako jsou El Niño a La Niña, což jsou fáze kolísavého cyklu teploty vzduchu a oceánu nad Tichým oceánem. Oscilace mezi teplými fázemi El Niño a studenými fázemi La Niña ovlivňují podnebí na celém světě. Tyto vzorce oceánského proudění mají za následek změny běžného rozdílu mezi teplotami atmosféry a oceánu. Vědci také zvažují vliv sluneční aktivity a kolísání sluneční energie na klima v čase. Ke globálnímu oteplování mohou přispívat i některé přírodní jevy, například sopečné erupce, při nichž se do atmosféry uvolňuje velké množství popela a dalších látek. Přestože tyto události odstíní Zemi od slunečního záření tím, že do atmosféry uvolní velké množství skleníkových plynů, tytéž skleníkové plyny přispívají ke globálnímu oteplování. Většina klimatických změn, které klimatologové zkoumají, je však spojena s lidskou činností, zejména s využíváním fosilních paliv lidmi, která jsou dnes hlavním zdrojem skleníkových plynů v atmosféře. Studium vlivu těchto plynů umožňuje vědcům pochopit nejen to, jak se zemské klima změnilo v důsledku lidské činnosti, ale také to, jak se může měnit i nadále, pokud bude člověk pokračovat v uvolňování skleníkových plynů do atmosféry.
.
