Klimatologia to badanie atmosfery i wzorców pogodowych w czasie. Ta dziedzina nauki skupia się na rejestrowaniu i analizowaniu wzorców pogodowych na całym świecie oraz zrozumieniu warunków atmosferycznych, które je powodują. Jest ona czasami mylona z meteorologią, która zajmuje się badaniem pogody i jej prognozowaniem. Klimatologia skupia się jednak głównie na naturalnych i sztucznych siłach, które wpływają na długoterminowe wzorce pogodowe. Naukowcy, którzy specjalizują się w tej dziedzinie, nazywani są klimatologami.
Pierwsze badania klimatu można prześledzić już w starożytnej Grecji, ale nauka o klimacie, tak jak jest teraz znana, nie pojawiła się aż do nadejścia ery przemysłowej w XIX wieku. Nauka o klimacie rozwinęła się, gdy naukowcy zainteresowali się zrozumieniem wzorców pogodowych. W ostatnich czasach klimatolodzy w coraz większym stopniu koncentrowali swoje badania na zmianach w klimacie Ziemi, które nastąpiły od epoki przemysłowej. Ziemia staje się coraz cieplejsza w miarę rozwoju przemysłu ludzkiego, który uwalnia coraz więcej węgla do atmosfery. Ten efekt, zwany globalnym ociepleniem, jest szczególnie ważnym obiektem badań klimatologów. Badając globalne ocieplenie, klimatolodzy mogą lepiej zrozumieć i przewidzieć długoterminowy wpływ zmian klimatycznych spowodowanych przez człowieka.
Klimatolodzy starają się zrozumieć trzy główne aspekty klimatu. Pierwszym aspektem są wzorce pogodowe, które rządzą normalnymi warunkami w różnych regionach na całym świecie. Po drugie, klimatolodzy starają się zrozumieć związek między różnymi aspektami pogody, takimi jak temperatura i światło słoneczne. Trzecim aspektem klimatu, który badają klimatolodzy, jest sposób, w jaki pogoda zmienia się w czasie. Wyniki tego typu badań wykazały, że działalność człowieka ma wpływ na ogólny klimat Ziemi, np. poprzez wzrost temperatury na świecie. W rezultacie klimatolodzy badają również ludzkie przyczyny zmian klimatycznych; są oni szczególnie zainteresowani działaniami, które uwalniają gazy cieplarniane i ich związkiem z globalnym ociepleniem.
Dodatkowo, klimatolodzy przyglądają się naturalnym zmianom w powietrzu i prądach oceanicznych, takich jak El Niño i La Niña, które są fazami w zmiennym cyklu temperatury powietrza i oceanu nad Oceanem Spokojnym. Oscylacje pomiędzy ciepłymi fazami El Niño i zimnymi La Niña wpływają na klimat na całym świecie. Te wzorce prądów oceanicznych powodują zmiany w normalnej różnicy między temperaturą atmosfery a temperaturą oceanu. Naukowcy biorą również pod uwagę wpływ aktywności słonecznej i zmian energii słonecznej na klimat w czasie. Niektóre zjawiska naturalne mogą przyczyniać się do globalnego ocieplenia, np. wybuchy wulkanów, które uwalniają duże ilości popiołu i innych substancji do atmosfery. Chociaż zdarzenia te zacieniają Ziemię przed promieniowaniem słonecznym, uwalniając do atmosfery duże ilości gazów cieplarnianych, te same gazy cieplarniane przyczyniają się do globalnego ocieplenia. Jednak większość zmian klimatycznych, które badają klimatolodzy, jest związana z działalnością człowieka, zwłaszcza z wykorzystywaniem przez niego paliw kopalnych, które są głównym źródłem gazów cieplarnianych w dzisiejszej atmosferze. Badanie wpływu tych gazów pozwala naukowcom zrozumieć nie tylko to, jak zmienił się klimat Ziemi w wyniku działalności człowieka, ale także to, jak może się on nadal zmieniać, jeśli ludzie nadal będą uwalniać gazy cieplarniane do atmosfery.
