Klimatologi är studiet av atmosfären och vädermönster över tid. Detta vetenskapsområde fokuserar på att registrera och analysera vädermönster i hela världen och förstå de atmosfäriska förhållanden som orsakar dem. Det förväxlas ibland med meteorologi, som är studiet av väder och väderprognoser. Klimatologin är dock främst inriktad på de naturliga och konstgjorda krafter som påverkar långsiktiga vädermönster. Forskare som specialiserar sig på detta område kallas klimatologer.
De första studierna av klimatet kan spåras tillbaka till antikens Grekland, men klimatvetenskapen som den nu är känd uppstod inte förrän i samband med den industriella tidsålderns intåg på 1800-talet. Klimatvetenskapen växte fram i takt med att forskare blev intresserade av att förstå vädermönster. På senare tid har klimatologer alltmer inriktat sin forskning på de förändringar i jordens klimat som skett sedan industriåldern. Jorden har blivit allt varmare i takt med att människans industri har expanderat och släppt ut mer kol i atmosfären. Denna effekt, som kallas global uppvärmning, är ett särskilt viktigt studieobjekt för klimatologer. Genom att studera den globala uppvärmningen kan klimatologer bättre förstå och förutsäga den långsiktiga effekten av klimatförändringar orsakade av människan.
Klimatologer försöker förstå tre huvudaspekter av klimatet. Den första aspekten är de vädermönster som styr normala förhållanden i olika regioner i världen. För det andra försöker klimatforskare förstå förhållandet mellan olika aspekter av vädret, t.ex. temperatur och solljus. Den tredje aspekten av klimatet som klimatforskare undersöker är hur vädret förändras över tid. Resultaten från denna typ av forskning har visat att mänsklig verksamhet påverkar jordens allmänna klimat, t.ex. genom ökade globala temperaturer. Klimatologer studerar därför också mänskliga orsaker till klimatförändringar; de är särskilt intresserade av aktiviteter som släpper ut växthusgaser och deras koppling till den globala uppvärmningen.
Det finns också klimatologer som tittar på naturliga förändringar i luft- och havsströmmar som El Niño och La Niña, som är faser i en fluktuerande cykel av luft- och havstemperaturen över Stilla havet. Oscillationen mellan de varma El Niño- och de kalla La Niñafaserna påverkar klimatet runt om i världen. Dessa mönster av havsströmmar resulterar i förändringar i den normala skillnaden mellan atmosfärens och havets temperatur. Forskarna tar också hänsyn till de effekter som solaktivitet och variationer i solenergin har på klimatet över tid. Vissa naturhändelser kan bidra till den globala uppvärmningen, t.ex. vulkanutbrott som släpper ut stora mängder aska och andra ämnen i atmosfären. Även om dessa händelser skuggar jorden från solstrålning genom att släppa ut stora mängder växthusgaser i atmosfären, bidrar samma växthusgaser till den globala uppvärmningen. En stor del av de klimatförändringar som klimatforskare studerar är dock knutna till mänsklig verksamhet, särskilt människans användning av fossila bränslen, som är den största bidragsgivaren till växthusgaser i atmosfären i dag. Genom att studera effekterna av dessa gaser kan forskarna inte bara förstå hur jordens klimat har förändrats till följd av mänsklig aktivitet, utan också hur det kan fortsätta att förändras om människan fortsätter att släppa ut växthusgaser i atmosfären.
