# ภูมิอากาศ
สภาพภูมิอากาศ  เป็นการวัดอย่างหนึ่งของรูปแบบค่าเฉลี่ยของการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ ความชื้น ความกดอากาศ หยาดน้ำฟ้า (ฝน ลูกเห็บ หิมะ) ปริมาณอนุภาคในบรรยากาศ และตัวแปรทางอุตุนิยมวิทยาอื่นในภูมิภาคหนึ่ง ๆ ในช่วงระยะเวลานาน ภูมิอากาศแตกต่างจากสภาพอากาศ  ที่นำเสนอสภาพขององค์ประกอบเหล่านี้และการแปรผันในเวลาสั้น ๆ ในพื้นที่ที่กำหนด 

ภูมิอากาศของภูมิภาคหนึ่งเกิดจาก "ระบบภูมิอากาศ" ซึ่งประกอบด้วยห้าองค์ประกอบ ได้แก่ บรรยากาศ  อุทกบรรยากาศ  เยือกแข็ง  เปลือกโลก  และ ชีวมณฑล AR4 SYR Synthesis Report Annexes. Ipcc.ch. Retrieved on 2011-06-28.

สภาพภูมิอากาศ ณ จุดใดจุดหนึ่งจะได้รับผลกระทบจากตำแหน่งละติจูดบนพื้นโลก ภูมิประเทศและระดับความสูงที่จุดนั้น เช่นเดียวกับแหล่งน้ำและกระแสใกล้เคียง สภาพอากาศที่สามารถจำแนกตามค่าเฉลี่ยและพิสัยปกติของตัวแปรที่แตกต่างกันไป มากที่สุดได้แก่อุณหภูมิและหยาดน้ำฟ้า รูปแบบการจัดหมวดหมู่ที่ใช้กันแพร่หลายที่สุดได้รับการพัฒนาขึ้นเริ่มแรกโดย Wladimir Köppen.  ระบบ Thornthwaite อยู่ในการใช้งานตั้งแต่ปี 1948 ควบรวมกับการคายระเหย  ที่มีพร้อมกับอุณหภูมิและข้อมูลหยาดน้ำฟ้าถูกนำมาใช้ในการศึกษาความหลากหลายทางสายพันธุ์สัตว์และผลกระทบที่อาจเกิดขึ้นจากการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ ระบบของ  Bergeron และการจำแนกบทสรุปเชิงพื้นที่  จะมุ่งเน้นไปที่จุดเริ่มต้นของมวลอากาศที่กำหนดสภาพภูมิอากาศของภูมิภาคหนึ่ง ๆ

ภูมิอากาศบรรพกาลวิทยา  คือการศึกษาของภูมิอากาศโบราณ เนื่องจากการสังเกตโดยตรงของสภาพภูมิอากาศยังไม่พร้อมใช้ก่อนศตวรรษที่ 19 ภูมิอากาศบรรพกาลจะถูกอนุมานจาก'ตัวแปรแบบตัวแทน'  ที่ประกอบด้วยหลักฐานที่ไม่ใช่สิ่งมีชีวิตเช่นตะกอนที่พบในพื้นทะเลสาบและแกนน้ำแข็ง และหลักฐานทางชีววิทยาเช่นวงรอบต้นไม้และปะการัง แบบจำลองภูมิอากาศเป็นแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ของสภาพอากาศในอดีตปัจจุบันและอนาคต การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศอาจเกิดขึ้นในช่วงระยะเวลายาวและสั้นจากความหลากหลายของปัจจัยต่าง ๆ ภาวะโลกร้อนที่ผ่านมาจะได้กล่าวถึงใน'ภาวะโลกร้อน'

สภาพภูมิอากาศ คือ รูปแบบในระยะยาวของสภาพอากาศ ในพื้นที่เฉพาะหนึ่ง ๆ นักวิทยาศาสตร์กลุ่มหนึ่งอธิบายว่าสภาพภูมิอากาศ คือ ค่าเฉลี่ยของสภาพอากาศในภูมิภาคหนึ่ง ๆ ในช่วงเวลาหนึ่ง ๆ ซึ่งต้องมากกว่า 30 ปี เมื่อนักวิทยาศาสตร์ทำการศึกษาเกี่ยวกับสภาพภูมิอากาศ พวกเขาจะมองไปที่ ค่าเฉลี่ยของน้ำฝน อุณหภูมิ ความชื้นสัมพัทธ์ ความเร็วลมหรือการตรวจวัดสภาพอากาศอื่น ๆ ที่ต่อเนื่องเป็นระยะเวลานานในพื้นที่เฉพาะหนึ่ง ๆ ยกตัวอย่างเช่น จากการติดตามข้อมูลปริมาณน้ำฝน ระดับน้ำในแม่น้ำ อ่างเก็บน้ำและข้อมูลจากดาวเทียม พบว่าในช่วงหน้าร้อน พื้นที่ที่ศึกษามีความแล้งกว่าปกติและถ้าความแห้งแล้งนี้ยังปรากฏอย่างต่อเนื่องในทุก ๆ หน้าร้อนก็สามารถเป็นข้อบ่งชี้ได้ว่าสภาพภูมิอากาศมีการเปลี่ยนแปลงอ้างอิงจากเว็บไซต์โครงการการสร้างองค์ความรู้ด้านสิ่งแวดล้อมในการพัฒนาศักยภาพพลเมืองไทยเพื่อพร้อมรับมือและปรับตัวต่อการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ และลดการปล่อยแก๊สเรือนกระจก environnet.in.th   

คำนิยาม

Climate (จากกรีกโบราณ klima หมายถึง เอียง) ทั่วไปหมายถึงสภาพอากาศโดยเฉลี่ยเป็นระยะเวลานาน ระยะเวลาเฉลี่ยมาตรฐานคือ 30 ปี แต่ช่วงระยะเวลาอื่น ๆ ก็อาจมีการนำมาใช้ขึ้นอยู่กับวัตถุประสงค์ สภาพภูมิอากาศยังประกอบด้วยสถิติอื่น ๆ นอกเหนือจากค่าเฉลี่ยเช่นขนาดของการแปรผันแบบวันต่อวันหรือปีต่อปี เลขาธิการคณะกรรมการการเปลี่ยนแปลงภูมิอากาศ  นิยามคำศัพท์ไว้ดังนี้:

ความแตกต่างระหว่างสภาพภูมิอากาศและสภาพอากาศจะสรุปได้ดีจากวลีที่นิยมพูดกันว่า "สภาพภูมิอากาศเป็นสิ่งที่คุณคาดหวังว่าแต่สภาพอากาศเป็นสิ่งที่คุณจะได้รับ"National Weather Service Office Tucson, Arizona. Main page. Retrieved on 2007-06-01. ตลอดช่วงเวลาในประวัติศาสตร์จะมีหลายตัวแปรที่เกือบคงที่ที่เป็นตัวกำหนดสภาพภูมิอากาศ รวมทั้งละติจูด ความสูง สัดส่วนของแผ่นดินต่อพื้นน้ำ และระยะใกล้ไกลกับมหาสมุทรและภูเขา ปัจจัยเหล่านี้จะเปลี่ยนเฉพาะในช่วงเวลาหลายล้านปีเท่านั้นเนื่องจากกระบวนการต่าง ๆ เช่นแผ่นเปลือกโลก ปัจจัยอื่น ๆ ของสภาพภูมิอากาศจะเป็นแบบไดนามิกมากขึ้น เช่น การไหลเวียนของน้ำในมหาสมุทร  ทำให้น้ำในมหาสมุทรแอตแลนติกตอนเหนืออุ่นกว่าแอ่งมหาสมุทรอื่น ๆ อยู่ 5 °C (9 °F)Stefan Rahmstorf The Thermohaline Ocean Circulation: A Brief Fact Sheet. Retrieved on 2008-05-02. 
thumb|350px|ภาพรวมของเส้นทางของการไหลเวียนของน้ำในมหาสมุทร เส้นทางสีน้ำเงินแสดงกระแสน้ำลึกในขณะที่เส้นทางสีแดงแสดงน้ำที่ไหลบนพื้นผิว
thumb|350px|ภาพเคลื่อนไหวแสดง Thermohaline circulation
กระแสน้ำอื่น ๆ ในมหาสมุทรจะกระจายความร้อนระหว่างแผ่นดินกับน้ำในระดับภูมิภาคมากกว่า ความหนาแน่นและชนิดของพืชที่ปกคลุมจะมีผลต่อการดูดซึมความร้อนจากแสงอาทิตย์Gertjan de Werk and Karel Mulder. Heat Absorption Cooling For Sustainable Air Conditioning of Households.  Retrieved on 2008-05-02. อีกทั้งการกักเก็บน้ำและปริมาณน้ำฝนในระดับภูมิภาค การเปลี่ยนแปลงในปริมาณของแก๊สเรือนกระจกในชั้นบรรยากาศจะเป็นตัวกำหนดปริมาณของพลังงานแสงอาทิตย์ที่ถูกเก็บรักษาไว้โดยโลกเป็นการนำไปสู่ภาวะโลกร้อนหรือการระบายความร้อนของโลก ตัวแปรที่กำหนดสภาพภูมิอากาศมีเป็นจำนวนมากและมีปฏิสัมพันธ์ที่ซับซ้อน แต่มีความตกลงทั่วไปว่าโครงร่างในวงกว้างมีความเข้าใจกัน อย่างน้อยตราบเท่าที่ปัจจัยของการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศในอดีตมีส่วนเกี่ยวข้อง

การจำแนกสภาพภูมิอากาศ
มีหลายวิธีในการจำแนกดินฟ้าอากาศให้เป็นระบอบการจัดการที่คล้ายกัน แต่เดิมอากาศตามฤดูกาล  ถูกกำหนดในกรีซโบราณเพื่ออธิบายสภาพอากาศที่ขึ้นอยู่กับทำเลที่ตั้งของเส้นรุ้ง วิธีการจำแนกสภาพภูมิอากาศสมัยใหม่จะแบ่งกว้าง ๆ ออกเป็นวิธีทาง'พันธุกรรม'ซึ่งมุ่งเน้นไปที่สาเหตุของสภาพภูมิอากาศและวิธีการ'สังเกต'ซึ่งมุ่งเน้นไปที่ผลกระทบของสภาพภูมิอากาศ ตัวอย่างของการจัดหมวดหมู่ทางพันธุกรรมจะรวมถึงวิธีการที่ขึ้นอยู่กับ'ความถี่สัมพัทธ์'ของประเภท'มวลอากาศ'ที่แตกต่างกันหรือตำแหน่งภายในสภาพอากาศรบกวนแบบสรุป  ตัวอย่างของการจำแนกประเภทแบบสังเกตรวมถึงเขตภูมิอากาศที่กำหนดโดยแข็งแกร่งของพืช United States National Arboretum. USDA Plant Hardiness Zone Map.  Retrieved on 2008-03-09 การคายระเหย หรือแบบทั่วไปมากกว่าเช่นการแบ่งเขตภูมิอากาศแบบเคิพเพิน ซึ่งได้รับการออกแบบเริ่มแรกมาเพื่อระบุสภาพภูมิอากาศที่เกี่ยวข้องกับชีวนิเวศ   บางอย่าง ข้อบกพร่องที่พบบ่อยของการจำแนกประเภทแบบนี้คือที่พวกเขาผลิตขอบเขตที่แตกต่างกันระหว่างโซนที่พวกเขากำหนด แทนที่จะเป็นการเปลี่ยนแปลงอย่างค่อยเป็นค่อยไปของคุณสมบัติของสภาพภูมิอากาศที่พบทั่วไปในธรรมชาติ

Bergeron and Spatial Synoptic
บทความหลัก: มวลอากาศ

การจัดหมวดหมู่ที่ง่ายที่สุดคือการการจัดที่เกี่ยวข้องกับมวลอากาศ  การจัดหมวดหมู่แบบ Bergeron เป็นรูปแบบที่ได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวางมากที่สุดของการจัดหมวดหมู่แบบมวลอากาศ การจัดหมวดหมู่แบบมวลอากาศเกี่ยวข้องกับสามตัวอักษร 
 ตัวอักษรตัวแรกอธิบายคุณสมบัติด้านความชื้นของมัน โดย c ใช้สำหรับมวลอากาศแบบทวีป (แห้ง) และ m สำหรับมวลอากาศทางทะเล (ชื้น) 
 อักษรตัวที่สองอธิบายถึงลักษณะอุณหภูมิของภูมิภาคแหล่งกำเนิดของมัน: ซึ่ง T สำหรับเขตร้อน P สำหรับขั้วโลก A สำหรับขั้วโลกเหนือหรือขั้วโลกใต้ M สำหรับมรสุม E สำหรับเส้นศูนย์สูตรและ S สำหรับอากาศที่เหนือกว่า (อากาศแห้งที่เกิดจากการเคลื่อนไหวลงด้านล่างอย่างมีนัยสำคัญในชั้นบรรยากาศ) 
 อักษรตัวที่สามจะใช้ในการกำหนดความมั่นคงของชั้นบรรยากาศ ถ้ามวลอากาศเย็นกว่าพื้นดินด้านล่าง จะแสดงอักษร k ถ้ามวลอากาศะอุ่นกว่าพื้นดินด้านล่าง จะแสดงอักษร w ในขณะที่การระบุมวลอากาศแต่เดิมได้ถูกใช้ในการพยากรณ์อากาศในช่วงปี 1950s, นักภูมิอากาศวิทยาเริ่มสร้าง synoptic climatologies ที่ขึ้นอยู่กับความคิดนี้ในปี 1973

การจัดหมวดหมู่แบบ Bergeron คือระบบจำแนกสรุปเชิงพื้นที่  แบ่งออกเป็นหกประเภทได้แก่ แห้งขั้วโลก (คล้ายกับขั้วโลกทวีป) แห้งปานกลาง (คล้ายกับทะเลที่เหนือกว่า) แห้งเขตร้อน (คล้ายกับเขตร้อนทวีป) ชื้นขั้วโลก (คล้ายกับทะเลขั้วโลก) ชื้นปานกลาง (ไฮบริดระหว่างขั้วโลกทะเลและเขตร้อนทะเล) และชื้นเขตร้อน (คล้ายกับเขตร้อนทะเล มรสุมทะเลหรือเส้นศูนย์สูตรทะเล)Robert E. Davis, L. Sitka, D. M. Hondula, S. Gawtry, D. Knight, T. Lee, and J. Stenger. J1.10 A preliminary back-trajectory and air mass climatology for the Shenandoah Valley (Formerly J3.16 for Applied Climatology). Retrieved on 2008-05-21.

 เคิพเพิน 

thumb|right|อุณหภูมิพื้นผิวเฉลี่ยรายเดือนจากปี 1961-1990 นี่คือตัวอย่างของสภาพภูมิอากาศมีการแปรเปลี่ยนไปตามสถานที่และฤดูกาลได้อย่างไร
thumb|right|ภาพรายเดือนของโลกจากหอสังเกตการณ์โลกองค์การนาซ่า (interactive SVG) 

บทความหลัก: การแบ่งเขตภูมิอากาศแบบเคิพเพิน

การแบ่งเขตภูมิอากาศแบบเคิพเพิน ขึ้นอยู่กับค่าเฉลี่ยรายเดือนของอุณหภูมิและปริมาณหยาดน้ำฟ้า รูปแบบที่ใช้กันมากที่สุดมีห้าประเภทหลักที่มีอักษรย่อจาก A ถึง F โดยที่ A หมายถึงเขตร้อนชื้น B หมายถึงแห้งแล้ง C หมายถึงเย็นกึ่งละติจูด D หมายถึงหนาวกึ่งละติจูด และ E หมายถึงขั้วโลก ห้าจำแนกประเภทหลักเหล่านี้ยังสามารถแบ่งออกเป็นประเภทรอง เช่น ภูมิอากาศแบบป่าดิบชื้น, ภูมิอากาศแบบมรสุมเขตร้อน, ภูมิอากาศแบบทุ่งหญ้าสะวันนา, ค่อนข้างร้อนชื้น ชื้นภาคพื้นทวีป ภูมิอากาศแบบมหาสมุทร ภูมิอากาศแบบเมดิเตอร์เรเนียน ที่ราบกว้างใหญ่ซึ่งไม่มีต้นไม้  ภูมิอากาศแบบกึ่งขั้วโลกเหนือ, ทุนดรา(ที่ราบที่ไม่มีต้นไม้ในขั้วโลกเหนือ) จุกน้ำแข็งขั้วโลกและทะเลทราย

ป่าฝน หรือ ป่าดิบชื้น มีลักษณะที่มีปริมาณน้ำฝนสูง ที่มีการตั้งค่าปริมาณน้ำฝนประจำปีขั้นต่ำตามปกติระหว่าง 1,750 มิลลิเมตร (69 นิ้ว) จนถึง 2,000 มิลลิเมตร (79 นิ้ว) ค่าเฉลี่ยอุณหภูมิรายเดือนเกิน 18 °C (64 ° F) ในทุกช่วงเดือนของปีSusan Woodward. Tropical Broadleaf Evergreen Forest: The Rainforest.  Retrieved on 2008-03-14.

มรสุม หรือ มรสุมเขตร้อน เป็นลมตามฤดูกาลซึ่งเกิดขึ้นเป็นเวลาหลายเดือนซึ่งนำไปสู่ฤดูฝนของภูมิภาค ภูมิภาคอเมริกาเหนือ อเมริกาใต้ กึ่งทะเลทรายสหาราแอฟริกา ออสเตรเลียและเอเชียตะวันออกเฉียงใต้มีภูมิอากาศแบบมรสุมInternational Committee of the Third Workshop on Monsoons. The Global Monsoon System: Research and Forecast.  Retrieved on 2008-03-16.

สะวันนาเขตร้อน เป็นนิเวศวิทยาแบบทุ่งหญ้าที่ตั้งอยู่ในพื้นที่สภาพภูมิอากาศที่กึ่งแห้งแล้งจนถึงกึ่งชื้นของละติจูดกึ่งเขตร้อนและเขตร้อน มีอุณหภูมิเฉลี่ยอยู่ที่หรือสูงกว่า 18 °C (64 °F) ตลอดทั้งปีและมีปริมาณน้ำฝนระหว่าง 750 มิลลิเมตร (30 นิ้ว) และ 1,270 มิลลิเมตร (50 นิ้ว) ต่อปี บริเวณเหล่านี้กระจายอยู่ในทวีปแอฟริกาและในอินเดีย ภาคเหนือของทวีปอเมริกาใต้ มาเลเซียและออสเตรเลียSusan Woodward. Tropical Savannas.  Retrieved on 2008-03-16.

ชื้นกึ่งร้อน จะมีฝน(และบางครั้งหิมะ)ในช่วงฤดูหนาว พร้อมกับพายุขนาดใหญ่ที่ลมตะวันตก  จะพัดจากตะวันตกไปตะวันออก ปริมาณน้ำฝนในช่วงฤดูร้อนส่วนใหญ่จะเกิดขึ้นในช่วงพายุฝนฟ้าคะนองและจากพายุไซโคลนเขตร้อนเป็นครั้งคราว ภูมิอากาศแบบชื้นกึ่งทอดไปทางด้านตะวันออกของทวีปประมาณระหว่างเส้นรุ้ง 20 องศาและ 40 องศาห่างจากเส้นศูนย์สูตรMichael Ritter. Humid Subtropical Climate.  Retrieved on 2008-03-16.

thumb|right|ภูมิอากาศแบบชื้นทวีปทั่วโลก

ชื้นทวีป มีสภาพอากาศที่แปรปรวนและอุณหภูมิตามฤดูกาลที่แปรปรวนขนาดใหญ่ บริเวณที่มีอุณหภูมิเฉลี่ยต่อวันสูงกว่า 10 °C (50 °F) มากกว่าสามเดือน และเดือนที่อุณหภูมิต่ำสุดต่ำกว่า -3 °C (27 °F) และมีสภาพภูมิอากาศที่ไม่ตรงตามเกณฑ์สำหรับสภาพภูมิอากาศที่แห้งแล้งหรือกึ่งแห้งแล้งจะถูกจัดให้อยู่ในประเภททวีป

มหาสมุทร มักพบตามชายฝั่งตะวันตกที่ละติจูดกลางของทุกทวีปในโลกและในออสเตรเลียตะวันออกเฉียงใต้และจะมาพร้อมกับหยาดน้ำฟ้าที่อุดมสมบูรณ์ตลอดทั้งปีClimate. Oceanic Climate.  Retrieved on 2008-04-15.

เมดิเตอร์เรเนียน คล้ายกับสภาพภูมิอากาศของดินแดนในลุ่มน้ำเมดิเตอร์เรเนียน หลายส่วนของทวีปอเมริกาเหนือตะวันตก หลายส่วนของออสเตรเลียตะวันตกและออสเตรเลียใต้ ในตะวันตกเฉียงใต้ของแอฟริกาใต้ และในหลายส่วนของภาคกลางของชิลี สภาพภูมิอากาศจะเป็นลักษณะที่ร้อน ฤดูร้อนที่แห้งแล้งและเย็น ในฤดูหนาวที่เปียกMichael Ritter. Mediterranean or Dry Summer Subtropical Climate.  Retrieved on 2008-04-15.

สเตปป์ (steppe) เป็นทุ่งหญ้าแห้งที่มีอุณหภูมิในช่วงฤดูร้อนถึง 40 °C (104 °F) และในช่วงฤดูหนาวอุณหภูมิจะลดลงไปที่ -40 °C (-40 °F)Blue Planet Biomes. Steppe Climate.  Retrieved on 2008-04-15.

กึ่งขั้วโลกเหนือ มีหยาดน้ำฟ้าน้อยMichael Ritter. Subarctic Climate.  Retrieved on 2008-04-16. และอุณหภูมิรายเดือนที่สูงกว่า 10 °C (50 °F) แค่ 1-3 เดือนของปี มีชั้นดินเยือกแข็งคงตัว  ในส่วนใหญ่ของพื้นที่เนื่องจากฤดูหนาวที่หนาวเย็น ฤดูหนาวที่อยู่ในภูมิอากาศแบบกึ่งขั้วโลกเหนือนี้มักจะมีถึงหกเดือนที่มีอุณหภูมิเฉลี่ยต่ำกว่า 0 °C (32 °F)Susan Woodward. Taiga or Boreal Forest.  Retrieved on 2008-06-06.

thumb|right|แผนที่ของภูมิอากาศแบบอาร์กติกทุนดรา

ทุนดรา เกิดขึ้นในซีกโลกเหนือที่ห่างไกล ทางตอนเหนือของเข็มขัดไทกา  รวมทั้งพื้นที่กว้างใหญ่ทางภาคเหนือของรัสเซียและแคนาดา

จุกน้ำแข็งขั้วโลก หรือแผ่นน้ำแข็งขั้วโลก เป็นภูมิภาคละติจูดสูงของโลกหรือดวงจันทร์ที่ถูกปกคลุมไปด้วยน้ำแข็ง จุกน้ำแข็งก่อตัวเพราะภูมิภาคละติจูดสูงได้รับพลังงานแสงอาทิตย์จากดวงอาทิตย์น้อยกว่าประเทศแถบเส้นศูนย์สูตร เป็นผลให้มีอุณหภูมิที่พื้นผิวที่ต่ำกว่าMichael Ritter. Ice Cap Climate.  Retrieved on 2008-03-16.

ทะเลทราย เป็นรูปแบบหรือภูมิภาคภูมิทัศน์ที่ได้รับหยาดน้ำฟ้าน้อยมาก ทะเลทรายมักจะมีช่วงอุณหภูมิในเวลากลางวันและตามฤดูกาลที่ต่างกันมาก สูงหรือต่ำขึ้นอยู่กับอุณหภูมิในเวลากลางวันของสถานที่ตั้ง (ในฤดูร้อนสูงได้ถึง 45 องศาเซลเซียสหรือ 113 °F) และอุณหภูมิในเวลากลางคืนที่ต่ำ (ในช่วงฤดูหนาวลงไปที่ 0 °C หรือ 32 °F) เนื่องจากความชื้นที่ต่ำมาก ๆ ทะเลทรายหลายแห่งจะเกิดขึ้นจาก'เงาฝน' เมื่อแนวภูเขาปิดกั้นเส้นทางของความชื้นและหยาดน้ำฟ้าที่จะให้กับทะเลทรายSan Diego State University. Introduction to Arid Regions: A Self-Paced Tutorial.Retrieved on 2008-04-16. 

Thornthwaite
ดูเพิ่มเติม: Microthermal, mesothermal และ Megathermal

thumb|right|น้ำหยาดฟ้ารายเดือน

ได้รับการคิดค้นโดยนักภูมิอากาศและนักภูมิศาสตร์ขาวอเมริกัน C.W. Thornthwaite วิธีการจัดหมวดหมู่ของสภาพภูมิอากาศนี้จะตรวจสอบปริมาณของน้ำในดินที่ใช้ในการคายระเหยGlossary of Meteorology. Thornethwaite Moisture Index. Retrieved on 2008-05-21. มันจะเฝ้าตรวจสอบส่วนของหยาดน้ำฟ้าทั้งหมดที่ใช้ในการบำรุงพืชในพื้นที่ใดพื้นที่หนึ่ง มันจะใช้หลายดัชนีเช่นดัชนีความชื้นและดัชนีความแห้งแล้งในการกำหนดลักษณะความชื้นของพื้นที่ที่ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิเฉลี่ยของมันรวมทั้งปริมาณน้ำฝนโดยเฉลี่ยและชนิดพืชโดยเฉลี่ยEric Green. Foundations of Expansive Clay Soil.  Retrieved on 2008-05-21. ค่าของดัชนีในพื้นที่ใดก็ตามยิ่งต่ำ พื้นที่นั้นยิ่งแห้ง

การจัดหมวดหมู่ความชุ่มชื้นจะรวมถึงระดับชั้นของสภาพภูมิอากาศที่มีตัวอธิบายเช่น ชิ้นมาก  ชื้น  กึ่งชื้น  ่ค่อนข้างแห้งแล้ง  กึ่งแห้งแล้ง  (ค่าของ -20 ถึง -40) และแห้งแล้ง  (ค่าต่ำกว่า -40)Istituto Agronomico per l'Otremare. 3 Land Resources.  Retrieved on 2008-05-21. ภูมิภาคที่ชื้นจะประสบกับหยาดน้ำฟ้ามากกว่าการระเหยในแต่ละปี ในขณะที่ภูมิภาคแห้งแล้งจะประสบกับการระเหยมากกว่าหยาดน้ำฟ้าเป็นประจำทุกปี รวมแล้วร้อยละ 33 ของพื้นดินทั่วโลกได้รับการพิจารณาว่าแห้งแล้งหรือกึ่งแห้งแล้ง ซึ่งรวมถึงตะวันตกเฉียงใต้ของอเมริกาเหนือ ตะวันตกเฉียงใต้ของอเมริกาใต้ ส่วนใหญ่ของภาคเหนือและส่วนเล็ก ๆ ของภาคใต้ของแอฟริกา ตะวันตกเฉียงใต้และหลายส่วนของเอเชียตะวันออก เช่นเดียวกับส่วนมากของออสเตรเลีย หลายการศึกษาได้แนะนำว่าประสิทธิภาพหยาดน้ำฟ้า  ภายในดัชนีความชื้นแบบ Thornthwaite มีการประเมินมากเกินไปในช่วงฤดูร้อนและประเมินต่ำเกินไปในช่วงฤดูหนาว ดัชนีนี้สามารถนำมาใช้อย่างมีประสิทธิภาพเพื่อกำหนดจำนวนของสัตว์กินพืชและจำนวนสายพันธ์ของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมภายในพื้นที่ที่กำหนด ดัชนีนี้ยังถูกนำมาใช้ในการศึกษาการเปลี่ยนแปลงภูมิอากาศอีกด้วยGregory J. McCabe and David M. Wolock. Trends and temperature sensitivity of moisture conditions in the conterminous United States. Retrieved on 2008-05-21.

การจำแนกประเภทอุณหภูมิภายในกรรมวิธีของ Thornthwaite จะรวมถึง microthermal, mesothermal และ megathermal สภาพภูมิอากาศ microthermal เป็นหนึ่งในที่มีอุณหภูมิเฉลี่ยประจำปีที่ต่ำโดยทั่วไประหว่าง 0 °C (32 °F) และ 14 °C (57 °F) ซึ่งจะประสบกับช่วงฤดูร้อนที่สั้นและมีการระเหยที่อาจเกิดขึ้นระหว่าง 14 เซนติเมตร (5.5 นิ้ว) และ 43 เซนติเมตร (17 นิ้ว) สภาพภูมิอากาศแบบ mesothermal จะขาดความร้อนถาวรหรือความเย็นถาวรด้วยการระเหยอาจเกิดขึ้นระหว่าง 57 เซนติเมตร (22 นิ้ว) และ 114 เซนติเมตร (45 นิ้ว) สภาพภูมิอากาศ megathermal เป็นหนึ่งในที่มีอุณหภูมิสูงถาวรและปริมาณน้ำฝนที่อุดมสมบูรณ์ ด้วยการระเหยของน้ำประจำปีที่อาจมีเกินกว่า 114 เซนติเมตร (45 นิ้ว) ตัวอย่างเช่นสภาพภูมิอากาศในประเทศเนปาลจะร้อนมากในขณะที่สภาพภูมิอากาศในประเทศสหรัฐอเมริกาจะหนาวมาก

บันทึก
สมัยใหม่

thumb|right|บันทึกอุณหภูมิในช่วง 150 ปีที่ผ่านมา

ดูเพิ่มเติม: กราฟบันทึกอุณหภูมิและการวัดอุณหภูมิด้วยดาวเทียม

รายละเอียดของการบันทึกสภาพภูมิอากาศที่ทันสมัยเป็นที่รู้จักกันผ่านการวัดจากเครื่องมือวัดสภาพอากาศเช่นเทอร์โมมิเตอร์, บารอมิเตอร์และเครื่องวัดอัตราความเร็วของลม  ในช่วงไม่กี่ศตวรรษที่ผ่านมา เครื่องมือที่ใช้ในการศึกษาสภาพอากาศในช่วงระยะเวลาที่ทันสมัย ความผิดพลาดของพวกมันที่รู้กันอยู่ สภาพแวดล้อมที่พวกมันถูกใช้ และการเปิดรับกับสิ่งที่มากระทบของพวกมันมีการเปลี่ยนแปลงในช่วงหลายปีที่ผ่านมาซึ่งจะต้องถูกนำมาพิจารณาเมื่อมีการศึกษาสภาพภูมิอากาศของศตวรรษที่ผ่านมาSpencer Weart. The Modern Temperature Trend.  Retrieved on 2007-06-01.

ภูมิอากาศบรรพกาลวิทยา
บทความหลัก: paleoclimatology

ภูมิอากาศบรรพกาลวิทยาคือการศึกษาสภาพภูมิอากาศในอดีตที่ผ่านมาในช่วงเวลาที่ยิ่งใหญ่ของประวัติศาสตร์ของโลก โดยจะใช้หลักฐานจากแผ่นน้ำแข็ง วงรอบต้นไม้ ตะกอน ปะการัง และหินเพื่อตรวจสอบสถานะของสภาพภูมิอากาศที่ผ่านมา มันแสดงให้เห็นช่วงเวลาของความมีเสถียรภาพและระยะเวลาของการเปลี่ยนแปลงและสามารถบ่งชี้ว่าการเปลี่ยนแปลงจะเป็นไปตามรูปแบบดังเช่นวงรอบปกติหรือไม่National Oceanic and Atmospheric Administration. NOAA Paleoclimatology. Retrieved on 2007-06-01.

การเปลี่ยนแปลงภูมิอากาศ

thumb|right|การแปรเปลี่ยนของ CO2 อุณหภูมิและฝุ่นละอองจากแกนน้ำแข็ง Vostok ตลอด 450,000 ปีที่ผ่านมา

ดูเพิ่มเติม: การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ, ภาวะโลกร้อน, บันทึกอุณหภูมิและลักษณะของการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศที่ผ่านมา

การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศคือการเปลี่ยนแปลงในภูมิอากาศทั่วโลกหรือระดับภูมิภาคเมื่อเวลาผ่านไป มันสะท้อนให้เห็นถึงการเปลี่ยนแปลงในความแปรปรวนหรือสถานะเฉลี่ยของบรรยากาศเมื่อเทียบกับแกนเวลาในช่วงเวลาตั้งแต่หลายทศวรรษจนถึงหลายล้านปี การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้อาจเกิดจากกระบวนการภายในสู่โลก จากแรงภายนอก (เช่นการเปลี่ยนแปลงของความเข้มข้นของแสงแดด) หรือเมื่อเร็ว ๆ นี้จากกิจกรรมของมนุษย์Arctic Climatology and Meteorology. Climate change.  Retrieved on 2008-05-19.

ในการใช้งานที่ผ่านมาโดยเฉพาะอย่างยิ่งในบริบทของนโยบายด้านสิ่งแวดล้อม คำว่า "การเปลี่ยนแปลงภูมิอากาศ" มักจะหมายถึงเฉพาะการเปลี่ยนแปลงในสภาพภูมิอากาศสมัยใหม่เท่านั้น รวมทั้งการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิเฉลี่ยพื้นผิวที่เรียกว่าภาวะโลกร้อน ในบางกรณีคำนี้ยังใช้กับข้อสันนิษฐานของสาเหตุจากมนุษย์อีกด้วย เช่นในกรอบอนุสัญญาสหประชาชาติเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ  ที่ใช้ "ความแปรปรวนของสภาพภูมิอากาศ" สำหรับรูปแบบการเปลี่ยนแปลงที่ไม่ได้เกิดจากมนุษย์

โลกต้องประสบกับการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศเป็นระยะ ๆ ในอดีตที่ผ่านมารวมทั้งสี่ยุคน้ำแข็งที่สำคัญ ยุคเหล่านี้ประกอบด้วยช่วงน้ำแข็ง  เมื่อสภาวะอากาศจะหนาวเย็นกว่าปกติ แยกจากกันโดยช่วง interglacial period การสะสมของหิมะและน้ำแข็งในช่วงยุคน้ำแข็งจะเพิ่มอัตราส่วนการสะท้อนของพื้นผิว  ซึ่งจะสะท้อนพลังงานของดวงอาทิตย์มากขึ้นออกสู่อวกาศและรักษาอุณหภูมิชั้นบรรยากาศให้ต่ำลง การเพิ่มขึ้นของแก๊สเรือนกระจกเช่นโดยการระเบิดของภูเขาไฟสามารถเพิ่มอุณหภูมิของโลกและทำให้เกิดยุค interglacial สาเหตุการเกิดของช่วงยุคน้ำแข็งจะรวมถึงตำแหน่งของทวีปรวมทั้งการเปลี่ยนแปลงในวงโคจรของโลกและการเปลี่ยนแปลงในการส่งออกของพลังงานแสงอาทิตย์และภูเขาไฟIllinois State Museum (2002). Ice Ages.  Retrieved on 2007-05-15.

แบบจำลองภูมิอากาศ
ดูเพิ่มเติม: แบบจำลองสภาพภูมิอากาศและภูมิอากาศวิทยา

แบบจำลองภูมิอากาศใช้วิธีการเชิงปริมาณเพื่อจำลองการปฏิสัมพันธ์ของบรรยากาศโลกEric Maisonnave. Climate Variability.Retrieved on 2008-05-02.  ของมหาสมุทร, พื้นแผ่นดินและน้ำแข็ง สิ่งเหล่านี้จะถูกใช้สำหรับหลายวัตถุประสงค์; จากการศึกษาการเปลี่ยนแปลงของสภาพอากาศและระบบภูมิอากาศ, เพื่อคาดการณ์สภาพภูมิอากาศในอนาคต ทุกแบบจำลองสภาพภูมิอากาศจะสมดุลหรือเกือบสมดุลกับพลังงานที่เข้ามาเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าแบบคลื่นสั้น (รวมถึงคลื่นที่มองเห็นได้) มายังพื้นโลกด้วยพลังงานที่ออกมาเป็นคลื่นยาว (อินฟราเรด) จากโลก การไม่สมดุลใด ๆ จะส่งผลในการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิเฉลี่ยของโลก

แอพฯแบบจำลองเหล่านี้ที่พูดคุยกันเป็นส่วนใหญ่ในปีที่ผ่านมาได้อยู่ในการใช้งานของพวกเขาเพื่อสรุปผลที่ตามมาของการเพิ่มแก๊สเรือนกระจกในชั้นบรรยากาศ ส่วนใหญ่เป็นก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (ดูแก๊สเรือนกระจก) แบบจำลองเหล่านี้คาดการณ์แนวโน้มที่สูงขึ้นในอุณหภูมิพื้นผิวเฉลี่ยของโลกที่มีการเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วมากที่สุดในอุณหภูมิที่ถูกจับตาสำหรับละติจูดที่สูงกว่าของซีกโลกเหนือ

แบบจำลองมีช่วงตั้งแต่ค่อนข้างง่ายจนถึงค่อนข้างซับซ้อน:
 แบบจำลองการถ่ายโอนความร้อนง่าย ๆ ที่พิจารณาว่าโลกเป็นจุดเดียวและเฉลี่ยพลังงานที่ปล่อยออกมา
 แบบจำลองการกระจายและการไหลเวียนของรังสีที่สามารถขยายการทำงานในแนวตั้งหรือแนวนอน
 สุดท้าย แบบจำลองภูมิอากาศทั่วโลก(เชื่อม) บรรยากาศ-มหาสมุทร-ทะเลน้ำแข็ง ทำการแยกประเภทข้อมูลออกเป็นส่วน ๆ และแก้สมการเต็มรูปแบบสำหรับการถ่ายโอนมวลและพลังงานและการแลกเปลี่ยนรังสีClimateprediction.net. Modelling the climate.  Retrieved on 2008-05-02.

การพยากรณ์สภาพภูมิอากาศเป็นวิธีหนึ่งที่นักวิทยาศาสตร์บางคนจะใช้ในการคาดการณ์การเปลี่ยนแปลงภูมิอากาศ ในปี 1997 แผนกการคาดการณ์ของสถาบันวิจัยนานาชาติสำหรับสภาพภูมิอากาศและสังคมที่มหาวิทยาลัยโคลัมเบียเริ่มสร้างการคาดการณ์สภาพอากาศตามฤดูกาลในแบบเรียลไทม์ ในการสร้างการคาดการณ์เหล่านี้ชุดที่กว้างขวางของเครื่องมือการพยากรณ์ได้รับการพัฒนารวมทั้งวิธีการแบบจำลองหลายชั้นรวมกันที่จำเป็นต้องใช้ตรวจสอบอย่างละเอียดของระดับความถูกต้องของแบบจำลองในแต่ละแบบในการจำลองการแปรปรวนของสภาพอากาศระหว่างช่วงปี