A klimatológia a légkör viselkedésének, valamint a hőmérséklet, nyomás és más légköri tényezők változásainak vizsgálata egy adott időszak alatt. A klimatológia a légköri tudomány egyik ága, de az éghajlat tanulmányozása összekapcsolható a földrendszer minden más aspektusával, beleértve a geoszféra (szilárd föld) és a hidroszféra (a szárazföldi vízkészletek), mivel az éghajlat a Föld egész felületét érinti.
Az időjárás minden légköri jelenség, beleértve a csapadékot, a szélsebességet és a felhőképződést. Az időjárást végső soron a légkör hőmérsékleti különbségei vezérlik. A Napból származó energia nem oszlik egyenletesen a Föld felszínén, mert a Föld gömb alakú. Ennek eredményeként a felület különböző részeit eltérő intenzitású fény sújtja.
A legerősebb fény az Egyenlítőn található. Magasabb szélességeken ugyanaz az energiamennyiség eléri a felületet, de nagyobb felületen oszlik el, ami azt jelenti, hogy egységenként kevesebb energia felszívódik. Ez különbségeket okoz a bolygó hőszigetelésében. A hőenergia ilyen egyenetlen eloszlása okozza azokat a légköri zavarokat, amelyeket időjárásnak hívunk.
Az időjárás a légköri jelenségekre utal, bármikor, órákból napokig tartó időintervallumokban. Az éghajlat a légköri jelenségekkel foglalkozik, mivel azok jelentős, évekről évszázadokra vagy annál hosszabb időtartamra változnak.
A klimatológusok, vagy éghajlati tudósok az éghajlat két fő területét tanulmányozzák: a paleoklimatológiát és a történelmi klimatológiát.
A paleoklimatológia a régészeti és geológiai múltban zajló éghajlati változások vizsgálata. Ide tartoznak a pleisztocén végén bekövetkezett éghajlatváltozások és a hógolyó földi eseményei, amelyek a prekambriai időszakban zajlottak, ahol a bolygó felszínének nagy része eltapadt a jéglemezekben és a gleccserekben. A paleoklimatológiát természetes jelenségek felhasználásával tanulmányozták, beleértve a jégmagokat és a fagyűrűket.
A jégmagokat Grönland befagyott síkságaitól és hasonló környezettel rendelkező régiókból veszik, ahol a rendszeres havazás jégrétegeket hoz létre, amelyek megtartják a gázbuborékokat, és amelyek tudósoknak tudhatják az ősi légkört. A buborékokat tömörített jéggel izolálják a modern légkörből, hogy megőrizzék az ősi légkör kémiai összetételét kialakulásuk idején. Ez megmondhatja a tudósoknak, hogy a légkör kémiai összetétele hogyan változott az idő múlásával, és hogy az éghajlat milyen különbséget okozna ennek a kémiai összetételnek köszönhetően.
A fák szezonális növekedési gyűrűi vastagabbak vagy vékonyabbak lehetnek, főleg a csapadék mértékétől függően. Az aszály vékonyabb gyűrűket eredményez, míg a bőséges vizet tartalmazó bőséges növekedési időszak vastagabb gyűrűket eredményez. Ha megvizsgáljuk a modern fák gyűrűit és összehasonlítjuk őket ősibb fákkal, akkor lehetséges klímakronológia felállítása..
Az éghajlat másik jelentős hatása a Milankovitch ciklusok jelensége. A Milankovitch ciklusok változásokkal járnak a Föld pályájának alakjában, valamint a Föld tájolásában a Nap és a dőlésszög függvényében. Mindezek a tényezők befolyásolhatják, hogy mennyi energiát szívjon fel a Föld felszínének különböző részein. A bolygón keresztül felszívódó energia ebből következő változásai jelentősen befolyásolják az éghajlatot. Ilyen módon a klimatológia magában foglalja a csillagászat fogalmait is.
A történelmi klimatológia vizsgálata az éghajlatnak az utóbbi emberi történelem vagy az elmúlt néhány ezer év kutatására utal. A történelmi klimatológusok jégmagokat és fák gyűrűit is használják, de a legújabb klímaváltozásokra összpontosítanak, amelyek közül néhányat megerősíthetnek a történeti adatok és a régészet.
Számos, a közelmúltbeli éghajlatváltozásra szakosodott éghajlattudós kutatja a globális felmelegedést, amely a globális hőmérséklet emelkedő tendenciája, amelyet először a 20. század közepén jósoltak meg, és azóta megerősítik. Az éghajlattudósok általában az éghajlatváltozás elsődleges okait is megvizsgálják, összehasonlítva a modern éghajlatot a múltbeli éghajlati adatokkal.
A meteorológia az időjárás vagy az összes légköri folyamat tanulmányozása, ideértve a hőmérsékletet, a légnyomást és a kémiai összetételt. A meteorológiát a légköri tudomány egyik ágának tekintik, amely rövid időn belül foglalkozik az időjárási jelenségekkel és az időjárási változásokkal.
A meteorológiának, amint azt Nyugaton értik, olyan kezdetei vannak, amelyek egészen a klasszikus antikig vezetnek. Arisztotelész az időjárás és a légköri folyamatok elméletéről beszélt Kr. E. 350-ben. A modern meteorológia komolyan kezdődött a 20. század közepén, amikor a technológiai fejlődés megkönnyítette az időjárás előrejelzését és megértését.
A meteorológusok által használt fő eszközök közé tartoznak a hagyományos műszerek, például a barométerek és a hőmérők. A 18. század elejétől hajókat is használtak az időjárás tanulmányozására. A közelmúltban a meteorológusok komplex számítógépes programokat használtak a légköri jelenségek modellezésére.
A meteorológia és a klimatológia egyaránt a légköri tudományága. Mindkettő olyan légköri folyamatok tanulmányozását foglalja magában, mint például a levegő hőmérséklete, a légnyomás és a légköri összetétel. A meteorológia és a klimatológia szintén fontos szerepet játszanak az emberek életében.
Noha sok hasonlóság van a klimatológia és a meteorológia között, vannak fontos különbségek.
A klimatológia a légköri jelenségek, például hőmérséklet, légnyomás és összetétel változásainak vizsgálata jelentős ideig. Az éghajlattudósok elsősorban a távoli földtani múltban, a paleo-klimatológia, illetve a közelmúltbeli humán történelem, a történelmi klimatológia esetében a távoli geológiai múltban vizsgálják. Az alkalmazott eszközök közé tartozik a jégmagok és a fagyűrűk vizsgálata. A meteorológia a légköri jelenségek napi szintű tanulmányozása, amelyek tükrözik a légköri nyomás és hőmérséklet rendszeres változásait. A klimatológia és a meteorológia egyaránt a légköri tudományág, ám ezek időbeli keretek között különböznek egymástól. A klimatológia a hosszú távú változásokkal, míg a meteorológia az időjárási órákból napokig tartó rövid távú változásokkal foglalkozik.