氣候和天氣是兩個互有聯繫卻又不同的概念。研究天氣的是氣象學 (meteorology) ——它着重於分析及預測特定地區較短期 (數小時到數週) 的天氣，如預測降雨量、雲量及氣溫等等。而氣候學的的時間性比較長，研究的是數以十年計甚至數個世紀的天氣平均值#。它着重分析不同氣候或極端天氣的形成過程、變化和規律 (事實上，地理就是一門研究地球上各種事物的成因、變化及系統模式的科目)。不單是大氣環流，海流及人類的影響因素，如溫室氣體的排放，亦被納入氣候學的研究當中。
氣候學對人類非常重要，透過分析及預測未來的氣候，世界各地的政府能為各範疇制訂相應的長遠政策。以農業為例，如果預測到未來數十年全球暖化將會加劇，農地則有可能要遷移到氣溫更適宜的地方，或者要研究能讓農作物適應氣候變遷的科技。又以城市規劃為例，因氣候暖化會令海平面上升，沿岸城市有更大機會受到洪水的威脅，因此當局需要加強防洪設施，甚或將民眾及建築往內陸遷移，以減少性命及財產損失。
除了政策上的應用，氣候學的理論亦不時會被用於氣象學及天氣報告中。
你有否在電視及報章中聽說過厄爾尼諾-南方濤動現象 (El Niño–Southern Oscillatio，簡稱ENSO) 呢？ENSO是一個大規模影響全球天氣的氣候現象，發生週期由2到7年不等，每次持續9至12個月。簡單來說，在正常的海洋及大氣情況下 (ENSO中性狀態，見圖上) ，赤道太平洋的信風把海洋表面的暖海水從南美洲向印尼推，在西部太平洋形成低氣壓，該區雲量及降雨量從而上升。但在ENSO的情況下 (見圖下)，赤道太平洋的信風較正常弱，令暖海水積聚於赤道太平洋中部及東部。暖海水蒸發後在東部太平洋形成比平常多的雨雲，從而令美洲降雨量增加，在印尼及澳洲的旱災風險亦會隨之上升。
#國際組織「政府間氣候變化專門委員會(IPCC)」指氣候統計需要30年或以上的數據
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