Klimamodeller bruker kvantitative metoder for å simulere interaksjoner mellom atmosfære, hav, landoverflate og is. De brukes til en rekke formål, fra studier av dynamikken i vær- og klimasystemet, og for å gi estimater for fremtidig klima. Alle klimamodeller balanserer, eller er svært nær balanse, mellom innkommende og utgående energi til jorden. Innkommende energi mottas i form av elektromagnetisk stråling med korte bølgelengder (blant annet synlig lys) fra solen. Mens utgående energi er utstrålt elektromagnetisk stråling i form av langbølget (infrarød lys) fra jorden. Enhver ubalanse resulterer i en endring i den gjennomsnittlige temperaturen på jorden.