klimatologija (klima + -logija), znanost o klimi, grana meteorologije, odnosno geofizike koja na temelju meteoroloških podataka proučava fizička svojstva atmosfere tijekom duljega razdoblja i modelira fizikalne zakone koji određuju klimu. Glavna su područja istraživanja klimatske varijabilnosti, mehanizmi klimatskih promjena i suvremene klimatske promjene.
Klimatografija je opisivanje klime s pomoću tablica i karata u kojima se daju vrijednosti klimatskih elemenata za neko mjesto ili područje; prikazivanje klima bez fizikalnog objašnjavanja uzroka koji ih oblikuju.
Opća klimatologija proučava veze između klimatskih elemenata i čimbenika te nastoji pronaći opće zakone po kojima se te veze upravljaju.
Specijalna klimatologija proučava klimatske prilike pojedinih dijelova Zemlje. U XIX. st. najprije se velika pozornost posvećivala proučavanju vremenskih tipova i njihove veze s pojedinim meteorološkim elementima, a potom i istraživanju značajki opće cirkulacije atmosfere i njezine povezanosti s klimatskim prilikama.
Dinamička klimatologija se koristi modelima atmosferskih procesa temeljenima na osnovnim fizikalnim jednadžbama gibanja te modelima procesa razmjene topline i vlage u atmosferi kao i utjecaja podloge na njih. Simulacije klimatskih modela podloga su i za procjene budućih promjena klimatskih prilika na Zemlji, što ima golemo praktično značenje.
Paleoklimatologija se bavi istraživanjem klimatskih prilika u Zemljinoj geološkoj prošlosti, a sve veće značenje dobiva i bioklimatologija koja istražuje odnos između živih bića i klime (agroklimatologija se bavi odnosom između klime i bilja, osobito kulturnoga). Medicinska klimatologija proučava odnos između klime i čovjeka (osobito umjetne klime zatvorenih prostora). Mikroklimatologija istražuje klimatske prilike u sloju zraka koji se nalazi do 2 m iznad tla, jer je taj sloj pod snažnim utjecajem podloge, a makroklimatologija klimu širih područja poput država, pa i kontinenata. Povijesna klimatologija bavi se proučavanjem klime u vezi s ljudskom poviješću i usredotočena je na posljednjih nekoliko tisuća godina. Istražuje zapise u raznim godišnjacima i kalendarima, širine godova drveća, fosile i dr.
Podatci o klimatskim prilikama skupljaju se motrenjem i mjerenjem vrijednosti meteoroloških elemenata na meteorološkim postajama tijekom što duljega razdoblja (barem 30 godina) uporabom meteoroloških satelita i globalne mreže termometara, čak i analiziranjem pretpovijesnoga leda izvađenog iz ledenjaka. Prikupljena građa obrađuje se statističkim metodama kako bi se utvrdila razdioba vrijednosti klimatskih elemenata na Zemlji, njihov dnevni i godišnji hod, ekstremne vrijednosti, učestalost pojavljivanja i dr. Odatle proizlaze razredbe klimatskih tipova, od kojih su najpoznatije Köppenova i Thornwaitova klasifikacija klime.
Klimatologija je važna u gotovo svim granama ljudske djelatnosti i gospodarstva (u zdravstvu, poljoprivredi, energetici, posebice hidroenergetici, prometu, turizmu, građevinarstvu i dr.).
