Klimatologi adalah studi tentang perilaku atmosfer dan perubahan suhu, tekanan, dan faktor atmosfer lainnya selama periode waktu tertentu. Klimatologi adalah cabang ilmu atmosfer, tetapi studi tentang iklim dapat dikaitkan dengan setiap aspek lain dari sistem bumi termasuk geosfer (tanah padat) dan hidrosfer (cadangan air terestrial) karena iklim mempengaruhi semua permukaan bumi.
Cuaca adalah semua fenomena atmosfer termasuk curah hujan, kecepatan angin, dan pembentukan awan. Cuaca pada akhirnya didorong oleh perbedaan panas di atmosfer. Energi dari matahari tidak terdistribusi secara merata di seluruh permukaan bumi karena bumi berbentuk bola. Akibatnya, bagian permukaan yang berbeda akan terkena cahaya dengan intensitas yang berbeda.
Cahaya yang paling kuat adalah cahaya di garis katulistiwa. Pada garis lintang yang lebih tinggi, jumlah energi yang sama mengenai permukaan tetapi tersebar di area yang lebih besar, artinya lebih sedikit energi yang diserap per satuan luas. Ini menciptakan perbedaan panas di seluruh planet ini. Distribusi energi panas yang tidak merata inilah yang menciptakan gangguan atmosfer yang kita sebut cuaca.
Cuaca mengacu pada fenomena atmosfer setiap saat dan interval waktu yang berlangsung berjam-jam hingga berhari-hari. Iklim berhubungan dengan fenomena atmosfer ketika mereka berubah selama periode waktu yang signifikan yang berlangsung bertahun-tahun hingga berabad-abad atau lebih.
Ahli iklim, atau ilmuwan iklim, mempelajari dua bidang utama iklim: paleoklimatologi dan klimatologi sejarah.
Paleoklimatologi adalah studi tentang perubahan iklim yang terjadi di masa lalu arkeologis dan geologis. Ini termasuk perubahan iklim yang terjadi pada akhir Pleistosen dan peristiwa bola salju bumi yang terjadi selama Pra-Kambria di mana sebagian besar permukaan planet ini mungkin telah dilalap lapisan es dan gletser. Paleoklimatologi dipelajari menggunakan fenomena alam termasuk inti es dan cincin pohon.
Inti es diambil dari dataran beku Greenland, dan daerah lain dengan lingkungan yang sama, di mana hujan salju biasa menciptakan lapisan es yang melindungi gelembung gas yang dapat memberi tahu para ilmuwan tentang atmosfer purba. Gelembung diisolasi dari atmosfer modern dengan es yang dipadatkan sehingga mereka mempertahankan komposisi kimiawi atmosfer kuno pada saat pembentukannya. Ini dapat memberi tahu para ilmuwan bagaimana komposisi kimiawi atmosfer telah berubah seiring waktu dan bagaimana iklim akan berbeda karena komposisi kimia ini.
Cincin pertumbuhan musiman di pohon bisa lebih tebal atau lebih tipis, terutama tergantung pada tingkat curah hujan. Kekeringan akan menghasilkan cincin yang lebih tipis sedangkan musim tanam yang berlimpah dengan air yang melimpah akan menghasilkan cincin yang lebih tebal. Dengan melihat lingkaran pohon dari pohon-pohon modern dan membandingkannya dengan pohon-pohon yang lebih tua, adalah mungkin untuk membangun kronologi iklim.
Pengaruh signifikan lainnya pada iklim adalah fenomena siklus Milankovitch. Siklus Milankovitch melibatkan perubahan dalam bentuk orbit Bumi serta orientasi Bumi sehubungan dengan matahari dan tingkat kemiringannya. Semua faktor ini dapat memengaruhi seberapa banyak energi yang diserap oleh berbagai bagian permukaan bumi. Variasi yang dihasilkan dalam energi yang diserap di seluruh planet secara signifikan mempengaruhi iklim. Dengan cara inilah klimatologi juga melibatkan konsep-konsep dari astronomi.
Studi tentang klimatologi sejarah mengacu pada studi iklim dalam sejarah manusia yang lebih baru atau beberapa ribu tahun terakhir. Klimatolog sejarah juga menggunakan inti es dan cincin pohon, tetapi mereka berfokus pada perubahan iklim yang lebih baru, beberapa di antaranya dapat dikuatkan oleh catatan sejarah dan arkeologi..
Banyak ilmuwan iklim yang berspesialisasi dalam studi perubahan iklim baru-baru ini mempelajari pemanasan global yang merupakan tren kenaikan suhu global yang pertama kali diprediksi pada pertengahan abad ke-20 dan telah dikonfirmasi sejak saat itu. Ilmuwan iklim juga mempelajari pendorong utama perubahan iklim secara umum dengan membandingkan iklim modern dengan catatan iklim masa lalu.
Meteorologi adalah studi tentang cuaca atau semua proses atmosfer termasuk suhu, tekanan udara, dan komposisi kimia. Meteorologi dianggap sebagai cabang ilmu atmosfer yang berurusan dengan fenomena cuaca dan perubahan cuaca dalam skala waktu singkat.
Meteorologi, seperti yang dipahami di Barat, memiliki awal yang berawal dari Antiquity Klasik. Aristoteles berbicara tentang teori cuaca dan proses atmosfer pada 350 SM. Meteorologi modern dimulai dengan sungguh-sungguh pada pertengahan abad ke-20 ketika kemajuan teknologi membuatnya lebih mudah untuk memprediksi dan memahami cuaca..
Alat utama yang digunakan oleh ahli meteorologi meliputi instrumen tradisional seperti barometer dan termometer. Dimulai pada abad ke-18, kapal juga digunakan untuk mempelajari cuaca. Baru-baru ini, para ahli meteorologi telah menggunakan program komputer yang kompleks untuk memodelkan fenomena atmosfer.
Meteorologi dan klimatologi keduanya cabang ilmu atmosfer. Keduanya melibatkan studi tentang proses atmosfer seperti suhu udara, tekanan udara, dan komposisi atmosfer. Meteorologi dan klimatologi juga memainkan peran penting dalam kehidupan manusia.
Meskipun ada banyak kesamaan antara klimatologi dan meteorologi, ada juga perbedaan penting.
Klimatologi adalah studi tentang perubahan fenomena atmosfer seperti suhu, tekanan udara dan komposisi selama periode waktu yang signifikan. Ilmuwan iklim terutama mempelajari perubahan iklim masa lalu baik di masa lalu geologis yang jauh, dalam kasus paleo-klimatologi, atau sejarah manusia baru-baru ini, dalam kasus klimatologi sejarah. Alat yang digunakan termasuk studi inti es dan cincin pohon. Meteorologi adalah studi tentang fenomena atmosfer setiap hari yang mencerminkan perubahan reguler dalam tekanan dan suhu atmosfer. Klimatologi dan meteorologi keduanya adalah cabang ilmu atmosfer, tetapi keduanya berbeda dalam kerangka waktu. Klimatologi berkaitan dengan perubahan jangka panjang sedangkan meteorologi membahas perubahan jangka pendek dalam cuaca yang berlangsung berjam-jam hingga berhari-hari.