气象科学是一门古老的科学，它们与人类的生产生活息息相关，时时刻刻影响着人类的活动。但人类对于气象科学的认识也存在着一个循序渐进的过程。17世纪以前，人们对大气及大气中的各种现象的认识是直觉的、经验性的。17～18世纪，物理学和化学的发展，温度、气压、风和湿度等测量仪器的陆续发明以及氧、氮等元素的相继发现，为人类认识大气创造了条件。
气候
气候是地球上某一地区多年来各种天气过程的综合表现。气候与天气是既有区别又密切联系的两个概念。气候概括了大量天气过程显示出来的大气规律，是长时间尺度的大气过程，其变化具有相对稳定性。
气候要素
气候要素是表示某一特定地区在特定时段内的气候特征或状态的物理量。狭义的气候要素包括空气温度、湿度、气压、风、云、雾、日照、降水等；广义的气候要素还包括太阳辐射、地面蒸发、大气稳定度、大气透明度等。气候现象是一定气候要素相结合的产物。
气候带
科学家根据各地区接受太阳辐射热量的多少，把地球表面划分成五个气候带，分别是热带、南温带、北温带、南寒带和北寒带。在每个气候带中，都有相似的气候特点和生物特征。
大气候与小气候
大气候是指空间水平尺度很大的区域（大洲甚至全球）的气候，其垂直尺度可以包括整个对流层，由相同或相似的大气环流系统、海陆位置和下垫面性质等因素所决定。小气候是指近地气层范围内的气候，也包括植物覆盖层和建筑物内外的气候。各种不同的小气候是由下垫面的物理特性决定的，如某一农田、林地、房屋的气候等。
季节
我们称一年以气候的相似性划分出的几个时段为季节。季节的变化是由于到达地表的阳光量不等引起的。而阳光量的不等是因为地球自转轴倾斜且围绕太阳公转的缘故。总的来说，离赤道越远的地方，季节的变化越明显。在世界的大多数地方，一年有四季：春、夏、秋、冬；而另一些地方则只有两季：湿季和干季。
气候变迁
重大的气候变化如冰河时期，要几千年才会发生一次，但严重的气候变化也会突然出现，使地球变得越来越热。20世纪最热的天气多发生在世纪末的十几年内。大多数科学家认为造成这种现象的主要原因是人类不合理的生产生活方式。
地质史上的气候变迁
地质学上的证据显示，在地球整个的自然历史中，地球上的气候发生过多次巨大的变迁。如古生代早期，从寒武纪起，经奥陶纪、志留纪至泥盆纪，在漫长的2．5亿年中，地球上的气候都是温暖湿润的；到了石炭纪和二叠纪时期，则出现了漫长的大冰期，以后才逐渐变得温暖。但在最近的几百万年里，地球又经历了一次寒冷时期，即第四纪大冰期。此后，地球上的气候渐渐趋于稳定，直至人类的出现。
现在的地球
大冰川时期，冰川面积占陆地面积的32％。
前寒武纪大冰期
前寒武纪大冰期大约出现在距今6．45亿～8．4亿年前。其中可能包括3个冰期，在距今大约7亿年前的冰期中，冰川活动最广泛。大冰期过后，地表开始升温，海平面大幅度上升，为寒武纪生命大爆发创造了良好的环境。
冰期
冰期是指具有强烈冰川作用的地质历史时期，又称冰川期。冰期的地球气候寒冷，冰川广布。广义的冰期又称大冰期，指寒武纪晚期大冰期、石炭纪～二叠纪大冰期和第四纪大冰期。狭义的冰期仅指规模小于大冰期的冰期。
间冰期
间冰期是冰川处在大规模退缩和消融的时期，以全球性的气候变暖为特征。此时高纬度地区的大冰盖面积缩小，中、低纬度山岳冰川大规模后退，高山雪线大幅度升高，全球自然地理带向两极方向推移。
石炭纪～二叠纪大冰期
石炭纪～二叠纪大冰期主要发生在非洲中部和南部，南美洲南部、澳大利亚、南极洲和印度。除印度和部分非洲以外的现今北半球各大洲，晚古生代时期没有发生冰川作用。
第四纪大冰期
第四纪大冰期大约开始于距今200万～300万年前，结束于1万～2万年前，它的规模巨大。第四纪大冰期对自然环境的演变及人类的进化都产生了重大影响。原始人类正是在第四纪大冰期和间冰期的气候变化中发展成为现代人的。
气候的类型
所谓气候类型就是在世界范围划分不同的气候要素组合，从而划出这些组合所出现的地区的界限。气候的区域分类正如地形、土壤和植被的区划分类一样，是一种有一定目的的分类。目前，世界上主要的气候类型可以分为热带气候类型，暖温带气候类型、冷温带气候类型、寒带气候类型、极地气候类型、山地气候类型和荒漠气候类型。
热带气候
热带气候分布在赤道至南、北回归线之间，也包括延伸到回归线以外部分地区的地带。大部分地区是海洋，但也包括三个南方大陆和南亚的半岛与岛屿的大面积地区，主要有赤道气候、赤道季风气候、热带海洋气候、热带大陆气候、热带大陆季风气候。
暖温带气候
以夏季炎热、冬季温和（即无冷季）为特征的暖温带气候类型是热带地区和寒温带纬度间的过渡气候。在各大陆的西缘和东缘之间，有着明显的差异。主要包括：地中海式气候、凉爽气候和温暖气候。
冷温带气候
冷温带气候类型在位于纬度40°～55°之间的大陆西岸地区，经受着海洋的影响，温度温和而稳定，全年都有低压和与之有关的西风（海洋性类型）。再向内陆是大陆性类型，季节温度愈益极端，降雨总量减少。在亚洲边缘，季节性极其明显的季风情势形成大陆性季风类型。
极地气候
极地气候的范围包括阿拉斯加、加拿大和拉布拉多最北部、整个格陵兰、北极圈内岛屿的内部，以及俄罗斯北部沿海。在南半球有南极大陆。这一气候类型主要的就是苔原气候，苔原气候有短暂的、温度在冰点以上的夏季，这期间有连续的白昼，因而形成独特的苔原植被。
荒漠气候
荒漠气候是流沙、石砾、戈壁、泥滩等植被贫乏、降水稀少地区的极端干燥的气候。荒漠气候主要分布在南，北纬15°～50°的地带内，由于副热带高压及由此发源的偏东信风影响，空气沉增温，偏东信风由高纬向低纬逐渐增温，空气中水汽远离饱和点，很难成云致雨，因此形成炎热干燥的热带、亚热带荒漠气候。
山地气候
在地面起伏很大、山峰与谷底相问的山地形成的气候称为山地气候。主要特点为：气温随海拔高度的升高而降低，在河谷、盆地，冬季冷空气下沉，出现逆温现象；气流遇山抬升，易成云致雨，但达到一定高度后又减少；山脉对气流有明显阻挡作用，使山脉两侧的气候出现较大差异。大的山脉往往成为气候的分界线。
热带雨林气候
热带雨林气候分布在赤道南、北纬10°的范围内，常年高温，潮湿多雨。热带雨林气候在一年中没有季节之分，变化单调，全年皆夏。
热带雨林气候区的分布
热带雨林气候区主要分布在南美洲亚马孙河流域，非洲刚果河流域，几内亚湾，亚洲印度半岛西南沿海，马来半岛，中南半岛西海岸，菲律宾群岛和伊里安岛，大洋洲从苏门答腊岛至新几内亚岛一带。
热带雨林气候的成因
热带雨林气候的形成主要有以下几个方面的原因：第一，太阳辐射，热带雨林气候的太阳辐射量一般在100～180千卡／平方厘米，全年高温。第二，大气环流，这些地区大都处于赤道低压带，信风在赤道附近聚集，辐射上升，所含水汽容易成云致雨。第三，海陆影响，热带雨林气候所在地都靠海或在大河流域，使其雨量充沛，并使气温差较小，地势较低，适合雨林生长。第四，植被影响，热带雨林地区树木的蒸腾作用十分强烈，使得环境更加潮湿。
热带季风气候
热带季风气候分布于北纬10°～25°之间的大陆东岸，主要分布在中南半岛、印度半岛的大部分地区，零星分布于中国台湾南部、广东南部、广西南部、海南岛、云南西双版纳，以及菲律宾群岛北部。此外，澳大利亚大陆北部沿海地带也有分布。总体分布在东南亚、中南半岛等地。
海陆热力性质差异形成冬季风，来自蒙古西伯利亚高压的冷气团在南下过程中，受地转偏向力影响右偏为东北季风。气压带风带随季节移动形成夏季风，南半球东南信风北移越过赤道，在地转偏向力的作用下右偏为西南季风。
该气候的主要特点有：
（1）终年高温，年平均气温在22℃以上，最冷月一般在16℃以上。在云南的西双版纳以及印度南部，北部山地和高原阻挡了冷空气的南侵，使得本区气温相对较高。
（2）年降水量大，旱雨季明显，降水集中在夏季。夏季在赤道海洋气团的控制下，多对流雨，再加上热带气旋过境带来大量的降水，因此会造成比热带干湿季气候更多的夏雨。在一些迎风海岸，因地形作用，夏季降水甚至超过赤道多雨气候区。年降水量一般在1500～2000毫米以上。这个地区湿热的气候、丰沛的水汽，加上特殊的地形，造就了世界“雨极”——乞拉朋齐。冬季，在干燥的东北季风的控制下，降水稀少。
（3）陆地高压散发出来的东北季风汇入海洋上的赤道辐合带。雨季时南半球副高发出来的西南季风汇入塔尔低压。
（4）盛行热带气旋。与“夏季风”同步，每年5月中旬至9月中旬为热带气旋盛行的季节。
该气候带的农作物主要有水稻、黄麻、橡胶、茶叶、咖啡、可可。
热带草原气候
热带草原气候又称热带干湿季气候、萨瓦纳气候、热带稀树草原气候、热带疏林草原气候。大致分布在南北纬10°至南北回归线之间，以非洲中部、南美巴西大部、澳大利亚大陆北部和东部最为典型。
本类型分布区处于赤道低压带与信风带交替控制区。全年气温偏高，年平均气温约25℃。在赤道低压带控制时期，赤道气团盛行，降水集中；信风带控制时期，受热带大陆气团控制，干旱少雨。年降水量一般为700～1000毫米，有明显的较长干季。其自然植被为热带稀树草原。
热带草原气候的特点有：受赤道低气压带控制时，形成湿季；受信风控制时，形成干季。对于它的分布规律可能有人会产生疑问，“赤道低气压带的移动范围是在南北纬10°以内，它是怎么控制热带草原气候的呢”？通过分析，我们可以把这种气候的成因归纳为以下几点：
（1）季风型
盛夏季节，在低纬度地带（特别是在大陆上），往往在南北半球信风带插入一个赤道西风环流。它的形成，一方面由于行星风带的季节移动；另一方面大陆的加热作用，更助长了赤道低压槽移动时在大陆上的加强。
（2）热带锋型
夏季，在广阔的热带太平洋东部，赤道西风并不显着，并且由于受高大的安第斯山脉的阻挡，来自太平洋的暖湿季风对南美洲的热带草原气候区几乎也没有影响。但来自陆上的西南季风和西北季风，分别与来自热带大西洋上、掠过暖流上空的东北信风和东南信风在此辐合上升，形成热带锋。它的主要特点是多对流雨，气候湿热。
赤道以北的圭亚那高原、奥里诺科河流域和哥伦比亚北部，6～10月潮湿多雨；赤道以南的巴西高原内部，10月至次年3月降水丰富，形成湿季。一到冬季，两地分别受单一的东北信风和东南信风控制，干燥少雨，形成干季。
（3）副高型
副高型包括两部分：
①南非高原南部（南纬20℃～30℃）
1月的南半球是夏季，大陆内部形成范围广大的热低压，暖湿的、掠过暖流上空的东南信风吹向大陆，为南非高原带来较多降水，形成湿季。
7月的南半球是冬季，且南非高原的平均海拔在1000米以上，由于地势高，气温更低，大陆南部形成高压，并与东部的海上高压连在一起。由于受副热带高气压带控制，盛行下沉气流，加之有陆上高压的存在，来自海洋上的信风影响程度减小，形成干季。
②澳大利亚南部（南纬30℃～32℃）
由于全球气压带、风带的季节移动，在夏季（1月），该地受南移的副高控制，盛行下沉气流，干燥少雨，形成干季；到冬季（7月），受到北移的湿润西风控制，形成湿季。
（4）垂直地带性类型
该类型主要分布在东非高原上的赤道附近地区
该地区海拔达3000米以上，由于地势高，这里的气温和降水状况都有所改变，气候暖和，不能形成热带雨林气候。夏季，受来自印度洋上的、掠过暖流上空的暖湿东南信风的影响，降水比较多，形成湿季；冬季，受单一、干燥的信风控制，降水少，且地面蒸发旺盛，形成干季。
（5）背风坡型
背风坡型主要分布在澳大利亚大分水岭西部和马达加斯加岛西部。两地由于地处东南信风的背风坡，且受副高控制，降水量较少，但干湿季明显，形成热带草原气候。
综上所述，夏季时，南北纬10°至南北回归线之间的热带草原气候区，在一定程度上都受赤道辐合带的影响。该带的位置一般也就是赤道低气压带的位置，因此，也可以说是受赤道低气压带的控制。地面树木稀疏，草木较高。
背风坡型的代表植物为面包树，代表动物有斑马、长颈鹿等。
热带沙漠气候
热带沙漠气候主要分布在南北回归线经过的内陆地区以及大陆的西岸地区，非洲北部的撒哈拉沙漠地区面积最广。
热带沙漠气候具有以下几个主要的特点：
（1）降水量少而变率大：北非撒哈拉沙漠中的亚斯文曾有连续多年无雨的记录，而在南美智利北部沙漠的阿里卡，有连续十七年仅下过三次可量出雨量的阵雨，而三次的降雨的总量也仅为0．51毫米，降水量极少。同样位于智利北部沙漠的伊基圭曾连续四年无雨，但第五年的一次阵雨就降了15厘米，在另一年的一次阵雨记录竟达63．5厘米，变化率很大。热带沙漠的降雨多为暴发性的阵雨，往往会引起剧烈的水土流失。
（2）气温高、温差大：由于云量少，日照强，又缺乏植被覆盖，空气湿度也小，因此白天气温上升极快。在北非曾有高达58℃的记录，一般夏天的月均温度在30℃～35℃之间，而且高温的时间很长，如阿拉伯半岛的亚丁，一年有五个月的月均温度在30℃之上。沙漠的夜间较凉，整夜无云，地面辐射强，散热快，夜间最低温度一般在7℃～12℃之间，当然也有出现薄霜的日子。年温差一般在10℃～20℃左右，而日温差更大，在15℃～30℃之间。该地温差之大真可用“朝穿皮袄午穿纱”来形容。
（3）蒸发强、相对湿度小：热带沙漠气候因为经常无云、风大、日照强、气温高、相对湿度小，因此蒸发力非常旺盛。蒸发散量可能约为降水量的20倍以上，甚至达百倍。空气中的相对湿度很小，埃及撒哈拉沙漠的相对温度往往尽有2％左右。
亚热带季风气候
亚热带季风气候分布在北纬25°～35°的亚热带大陆东岸，是热带海洋气团和极地大陆气团交替控制和互相角逐的地带。主要分布在中国东部秦岭淮河以南、热带季风气候型以北的地带，以及日本南部和朝鲜半岛南部等地。