Das Klima ist der statistische Durchschnitt des Wetters über einen langen Zeitraum und wird nicht nur von der Sonneneinstrahlung, sondern auch von den Wechselwirkungen zwischen der Atmosphäre und den anderen Erdsphären (Hydrosphäre, Kryosphäre, Biosphäre, Lithosphäre) bestimmt. Als verbindlichen Vergleichsmaßstab empfiehlt die Weltorganisation für Meteorologie (WMO) 30-jährige Referenzperioden; seit 2021 gilt die neue Normalperiode 1991–2020, die die bisherige von 1961–1990 abgelöst hat. Die Klimatologie untersucht diese Prozesse interdisziplinär, während die Paläoklimatologie mithilfe von Klimaarchiven und indirekten Anzeigern (Proxys) wie Isotopen die Klimageschichte rekonstruiert und Ereignisse wie die Milanković-Zyklen entschlüsselt. Obwohl das Klima das am genauesten untersuchte natürliche System ist, führen Vereinfachungen in Modellen zu erheblichen Abweichungen an konkreten Orten. Die Definitionen reichen von der weiten, tiefenzeitlichen Perspektive des IPCC bis zur klassischen meteorologischen Sichtweise, die Julius von Hann 1883 als „Gesamtheit aller meteorologischen Erscheinungen" prägte.