La climatologia si occupa dello studio della Terra principalmente dal punto di vista meccanico (movimenti di masse atmosferiche e oceaniche) e termodinamico (scambio di calore tra elementi del sistema climatico). Dal punto di vista climatico la Terra può essere suddivisa in 5 componenti:
Bisogna poi considerare la sorgente esterna di energia costituita dal Sole.
La definizione di tempo meteorologico è molto semplice: esso è lo stato del sistema climatico (in particolare dell'atmosfera) ad un preciso istante.
La definizione di clima è invece più complessa: il clima è infatti rappresentato dallo stato medio e dalle variazioni nel tempo del sistema climatico; ma poiché i fenomeni climatici hanno variazioni che avvengono su scale di tempo diversissime, da 1 giorno a 1 milione di anni o più, non è possibile prenderle in considerazione tutte contemporaneamente, ma è necessario concentrarsi su una scala di tempo di interesse e considerare i fenomeni che hanno variazioni tipiche su scale di tempo più lunghe (a destra nella tabella) come costanti e quelli che hanno variazioni su scale più brevi (a sinistra nella tabella) come rapide fluttuazioni casuali del sistema.
| 1 ora | 1 giorno | 1 anno | 100 anni | 10000 anni | 1000000 anni | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Turbolenza atmosferica | *** | |||||
| Cicloni | *** | |||||
| Oscillazioni atmosferiche a larga scala | *** | *** | ||||
| Equilibrio atmosfera-oceano | *** | *** | *** | |||
| 'Mini' glaciazioni | *** | *** | ||||
| Ere glaciali | *** | *** | ||||
| Variazioni dell'orbita terrestre | *** | |||||
| Attività vulcanica | *** | *** | *** | *** | ||
| Deriva dei continenti | *** | *** |