Climatologie is de studie van de atmosfeer en weerpatronen in de tijd. Dit gebied van wetenschap richt zich op het registreren en analyseren van weerpatronen over de hele wereld en het begrijpen van de atmosferische omstandigheden die deze veroorzaken. Het wordt soms verward met meteorologie, de studie van het weer en de weersvoorspelling. Klimatologie is echter vooral gericht op de natuurlijke en kunstmatige krachten die weerspatronen op lange termijn beïnvloeden. Wetenschappers die zich op dit gebied specialiseren worden klimatologen genoemd.
De eerste studies van het klimaat kunnen worden teruggevoerd tot de Griekse oudheid, maar de klimaatwetenschap zoals die nu bekend is, ontstond pas bij de opkomst van het industriële tijdperk in de negentiende eeuw. De wetenschap van de klimatologie groeide naarmate wetenschappers meer belangstelling kregen voor het begrijpen van weerpatronen. De laatste tijd hebben klimatologen hun onderzoek steeds meer toegespitst op de veranderingen in het klimaat van de aarde die zich sinds het industriële tijdperk hebben voorgedaan. De aarde is warmer en warmer geworden naarmate de menselijke industrie zich uitbreidde en meer koolstof in de atmosfeer bracht. Dit effect, dat opwarming van de aarde wordt genoemd, is een bijzonder belangrijk studieobject voor klimatologen. Door de opwarming van de aarde te bestuderen, kunnen klimatologen de langetermijngevolgen van door de mens veroorzaakte klimaatverandering beter begrijpen en voorspellen.
Klimatologen proberen drie hoofdaspecten van het klimaat te begrijpen. Het eerste aspect betreft de weerpatronen die de normale omstandigheden in verschillende regio’s over de hele wereld bepalen. Ten tweede proberen klimaatwetenschappers de relatie tussen verschillende aspecten van het weer, zoals temperatuur en zonlicht, te begrijpen. Het derde aspect van het klimaat dat klimatologen onderzoeken is de manier waarop het weer in de loop van de tijd verandert. De resultaten van dit soort onderzoek hebben aangetoond dat menselijke activiteiten het algemene klimaat op aarde beïnvloeden, bijvoorbeeld door de stijging van de temperatuur op aarde. Daarom bestuderen klimatologen ook de menselijke oorzaken van klimaatverandering; zij zijn met name geïnteresseerd in activiteiten waarbij broeikasgassen vrijkomen en het verband daarvan met de opwarming van de aarde.
Daarnaast kijken klimatologen naar natuurlijke veranderingen in lucht- en oceaanstromingen zoals El Niño en La Niña, die fasen zijn in een fluctuerende cyclus van lucht- en oceaantemperatuur boven de Stille Oceaan. De schommeling tussen de warme El Niño en de koude La Niña fasen beïnvloedt klimaten over de hele wereld. Deze oceaanstromingspatronen resulteren in veranderingen in het normale verschil tussen atmosferische en oceaantemperaturen. Wetenschappers houden ook rekening met de effecten die zonneactiviteit en variaties in zonne-energie in de loop van de tijd op het klimaat hebben. Sommige natuurlijke gebeurtenissen kunnen bijdragen tot de opwarming van de aarde, zoals vulkaanuitbarstingen, waarbij grote hoeveelheden as en andere stoffen in de atmosfeer vrijkomen. Hoewel deze gebeurtenissen de aarde afschermen van zonnestraling door grote hoeveelheden broeikasgassen in de atmosfeer te laten vrijkomen, dragen diezelfde broeikasgassen bij tot de opwarming van de aarde. Een groot deel van de door klimatologen bestudeerde klimaatverandering houdt echter verband met menselijke activiteiten, met name het gebruik door de mens van fossiele brandstoffen, die de grootste bijdrage leveren aan de broeikasgassen in de atmosfeer van vandaag. Door de invloed van deze gassen te bestuderen, kunnen wetenschappers niet alleen begrijpen hoe het klimaat op aarde is veranderd als gevolg van menselijke activiteit, maar ook hoe het zou kunnen blijven veranderen als de mens broeikasgassen in de atmosfeer blijft uitstoten.
