miniatura|Climograma alt=Climograma de Barcelona|miniatura|Diagrama ombrotèrmic o climograma de Barcelona alt=Mapa on es mostra la precipitació total anual mitjana (en mm) per al període de 1951 a 2000|miniatura|Mapa on es mostra la precipitació total anual mitjana (en mm) per al període de 1951 a 2000. Versió de 2020 publicada per l'Agència Meteorològica Alemanya i pel Global Precipitation Climatology Center (GPCC) La climatologia (Geografia, Meteorologia, Ciències de la Terra) és la ciència que estudia els climes i els fenòmens atmosfèrics d'un país, a una latitud i a una altitud determinades. Ciència del clima que estudia els factors que el produeixen, els elements que el formen, la distribució que té sobre la superfície de la Terra i la influència que exerceix sobre els éssers vius. La climatologia opera amb dades procedents de les observacions meteorològiques durant llargs períodes (30-35 anys), de les quals extreu els valors mitjans i els valors extrems dels diferents elements, les oscil·lacions periòdiques i la freqüència o repetició dels fenòmens atmosfèrics; amb aquestes dades elabora mapes, gràfiques i diagrames que reflecteixin les condicions climàtiques d'un lloc determinat. La climatologia és en contacte amb la meteorologia i la geografia, però el factor geogràfic (localització en l'espai) n'és l'aspecte més important; es diferencia, però, de la meteorologia perquè estudia l'atmosfera només en l'àrea de contacte amb la superfície de la Terra, els fets normals que es repeteixen durant llargs períodes i les relacions dels fenòmens atmosfèrics amb altres fets que es produeixen a la Terra. Es considera una branca de les ciències de l'atmosfera i un subcamp de la geografia física, que és una de les ciències de la Terra. La climatologia actual inclou aspectes de l'oceanografia i la biogeoquímica. (en climatology; es climatología; fr climatologie).
Utilitat científica Els principals mètodes emprats pels climatòlegs són l'anàlisi de les observacions i la modelització de les lleis físiques que determinen el clima. Els principals temes de recerca són l'estudi de la variabilitat climàtica, els mecanismes del canvi climàtic i el canvi climàtic modern.
Els coneixements bàsics del clima es poden utilitzar en la previsió meteorològica a curt termini com és el cas dels fenòmens d'El Niño o oscil·lació del sud (ENSO), l'oscil·lació Madden-Julian (MJO), l'oscil·lació de l'Atlàntic Nord (NAO), l'oscil·lació de l'àrtic (AO), l'oscil·lació decennal del Pacífic (PDO) i l'oscil·lació Interdecennal del Pacífic (IPO).
Els models climàtics numèrics apliquen les mateixes lleis físiques que els models de predicció meteorològica, però cerquen la resposta a mig i a llarg termini en les dades i valors de les variables meteorològiques. Els models climàtics s'utilitzen per a diferents propòsits, des de l'estudi de la dinàmica del clima i el sistema climàtic, fins a les projeccions del clima en el futur.
Temps i clima Els conceptes de temps i clima fan referència a escales temporals diferents. Cal diferenciar la climatologia de la meteorologia. Les dues ciències tenen molts aspectes en comú, però la climatologia estudia el clima d'un lloc o regió mentre que la meteorologia estudia el temps atmosfèric. Per a estudiar un clima és necessària l'observació i el registre de dades durant un període de 30 a 40 anys. Les observacions de temperatura, precipitacions, humitat i tipus de temps es recullen en les estacions meteorològiques. Amb aquestes dades s'elaboren diagrames ombrotèrmics o climogrames.
El clima d'una zona no és més que la suma de les dades meteorològiques al llarg del temps. El conjunt de fenòmens meteorològics que caracteritzen les condicions habituals són els que conformen el clima en un estudi a llarg termini.
Camps de la climatologia Climatologia analítica: se centra en els elements com l'aire, les precipitacions i la humitat i el treball estadístic que analitza la interrelació d'aquests elements. Basada en l'anàlisi estadística de les característiques climàtiques que es consideren més significatives. Es tracta bàsicament d'establir els valors mitjans dels elements atmosfèrics i establir la probabilitat que s'assoleixin determinats valors extrems. Climatologia dinàmica: estudi que neix als anys 60 (s.XX) i realitza simulacions mitjançant les quals estableix, també, com es produeix el canvi climàtic. Intenta proporcionar una visió dinàmica i de conjunt de les manifestacions canviants que es registren a l'atmosfera com una unitat física. Es proposa una explicació matemàtica de l'atmosfera mitjançant les lleis de la mecànica de fluids i la termodinàmica. Climatologia sinòptica: es basa en lanàlisi de la configuració dels elements atmosfèrics en un espai tridimensional i a unes hores concretes i de la seva evolució. A partir d´aquesta anàlisi, es pretenen descobrir lleis empíriques i incrementar el coneixement sobre l'atmosfera. Estudi de conjunt dels elements climàtics que afecten una àrea extensa en un moment determinat. Hom indica cadascun dels elements sobre les cartes sinòptiques i precisa els llocs que registren els mateixos valors, mitjançant les isolínies (isòbares, isotermes, isoietes), i també la presència d'altres meteors (neu, boira). Es tracta d'una visió global i estàtica que no té en compte la formació i l'evolució dels fenòmens atmosfèrics, però forneix el material bàsic per als estudis de síntesi Paleoclimatologia: estudia com era el clima en el passat, tenint en compte per a això tota evidència que ha quedat reflectida en els fòssils i les roques. La climatologia de la capa límit s'ocupa preocupada pels intercanvis d'aigua, energia i l'impacte prop de la superfície. Els subcamps més importants són la climatologia física, la climatologia dels tornados, la climatologia regional, la bioclimatologia. La climatologia sinòptica i la climatologia dinàmica, sovint també són considerades subcamps de la climatologia. L'estudi del cicle hidrològic a llargues escales de temps s'anomena hidroclimatologia, particularment quan s'estudien els efectes del canvi climàtic sobre el cicle de l'aigua.
El sistema climàtic El sistema climàtic fou definit en un document elaborat pel GARP (Global Atmospheric Research Program) de l'Organització Meteorològica Mundial, l'any 1975, com el sistema format per l'atmosfera, la hidrosfera, la criosfera, la litosfera i la biosfera. Posteriorment, el Conveni Marc de les Nacions Unides sobre el Canvi Climàtic, signat a Rio de Janeiro l'any 1992, defineix el sistema climàtic com l'atmosfera, la hidrosfera, la biosfera i la geosfera i les seves interaccions. Encara que ambdues definicions són molt semblants, la darrera posa èmfasi en les "interaccions", un dels trets més característics del sistema climàtic. L'atmosfera, el sòl, els oceans, la superfície de l'aigua, la superfície coberta pel gel i la neu, la vegetació i altres éssers vius a l'oceà i al sòl, estan fortament acoblats al sistema i és justament aquest acoblament, el que fa molt complicada la comprensió de com funciona el sistema i alhora fa difícil la seva modelització.
Models climàtics alt=Mapa de la temperatura mitjana durant 30 anys. Climatologia|miniatura|Mapa de la temperatura mitjana a la Terra elaborat amb dades registrades en un període de 30 anys. Els científics utilitzen models climàtics per entendre sistemes terrestres complexos. Aquests models els permeten provar hipòtesis i extreure conclusions sobre sistemes climàtics passats i futurs. Això pot ajudar a determinar si els esdeveniments meteorològics anormals o les tempestes són el resultat de canvis en el clima o només són una part de la variació climàtica habitual.
Els models de balanç energètic ajuden a predir els canvis climàtics resultants del balanç energètic de la Terra. Aquest model té en compte les temperatures superficials provinents de l'energia solar, l'albedo o la reflectivitat, i el refredament natural del terreny que emet calor cap a l'espai. Els models de complexitat intermèdia són similars als models de balanç energètic, però inclouen i combinen diverses estructures geogràfiques de la Terra, com ara els sòls, els oceans i les característiques del gel. Els models de circulació general són els models més complexos i precisos per entendre els sistemes climàtics i predir el canvi climàtic. Aquests models inclouen informació sobre la química atmosfèrica, el tipus de terreny (sòl), el cicle del carboni, la circulació oceànica i la composició de la zona glacial.
Història Els primers estudis de la distribució de la llum solar al llarg de la superfície de la Terra va ser feta per Eratòstenes (segle III a.C), que va mesurar les ombres de dos pols verticals a diferents latituds durant el solstici d'estiu i va deduir amb estimacions impressionantment precises la forma esfèrica de la Terra (Roller et al., 2010; Torretti,2007).
Els grecs van assenyalar que les postes al seu sud i les regions fredes al seu nord eren en realitat una expressió dels diferents angles d'incidència de la llum solar a diferents latituds (Edwards, 2011; Miller, 2005).[…] els filòsofs grecs ja estaven familiaritzats amb aquests efectes, tal com demostren els estudis d`Hipòcrates, que va fer observacions notables de la salut humana en funció del clima, estacionalitat i esdeveniments meteorològics al segle IV a.C (Falagas et al., 2010; McMichaeli Woodruff, 2005).
Parmènides d'Elea al segle V a.C, que va suggerir les següents franges climàtiques: fred a la part superior i inferior de la Terra, vents torrencials i precipitacions a la regió equatorial, i dues zones habitables a latituds mitjanes on, òbviament, es trobava Grècia (Talbert,2014; Roller et al., 2010).
Els xinesos van començar a observar els esdeveniments meteorològics, com ara tifons, sequeres, inundacions i a investigar els seus efectes sobre les pràctiques culturals i els impactes sobre les collites (Louie i Liu,2003; Wright i Nyberg, 2015; Miller, 2005). A centre-amèrica, la cultura olmeca (segle II a.C) ja reconeixia la influència dels huracans en el seu desenvolupament com a civilització i van construir al seu voltant un imaginari climàtic-religiós (Melgarejo Vjo-vanco, 1975).
Segons diverses discussions sobre la història del clima (Miller, 2005; Heymann, 2010; Ed-barris, 2011; Barry, 2013), la climatologia no va evolucionar gaire fins al temps medieval quan Roger Bacon va recollir la concepció de les zones climàtiques dels grecs i la va regenerar en un model amb divisions més precises del clima, elaborant-lo sobre la percepció del moviment del Sol i les seves implicacions sobre un cos simètric com la Terra. També va observar les propietats òptiques de les gotes d'aigua a l'aire. Bacon va escriure: “Sed tamen hoc potest esse in climatibus notis, quae septem vocantur, sed non oportet quod sit in omnibus regionibus a medio mundi usque ad polum” (Ponts, 1900, pàg. 181) inferint que hi havia set regions climàtiques, però no va dir que només aquests set climes caracteritzaven tota la Terra des de l'equador fins als pols, obrint la qüestió a una exploració addicional dels climes.
Climatologia moderna Cap al 1720, James Jurin va ser el primer que va aconseguir organitzar un sistema per a recopilar dades meteorològiques en diversos llocs (Landsberg, 1964), i va ser el 1780 quan es va fundar la primera societat meteorològica: la "Societas Meteorologica Palatina", a Alemanya, que va recopilar informació meteorològica de diverses estacions d'Europa (Kington,1974). Segons Landsberg (1964) és al quan la climatologia és clarament reconeguda com a ciència.