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기후학은 기상학과 유사하게 대기의 현상을 다루는데, 해류나, 작지만 측정가능한 태양복사 에너지의 강도변화처럼 서서히 작용하여 장기간에 걸쳐 변화하는 것에 대해 연구한다는 점에서 기상학과는 다르다.

기후학의 기원은 BC 6세기경 그리스 과학에서 찾을 수 있으며, 크게 국지(局地)기후학과 물리기후학의 2가지 분야로 발달해왔다.

국지기후학은 특정한 대륙이나 아(亞)대륙의 개별적이고 특징적인 기상현상에 대해 연구하는 분야다. 물리기후학은 기온·습도·기압·풍속 등 많은 기상요소의 통계적인 분석과 이들 요소 사이의 기본적인 관계에 대해 자세한 연구를 행하는 분야이다.

1960년대에 들어와 3번째 주요분야로 기후역학(氣候力學)이라는 분야가 기후학에 새로 첨가되었다. 이 분야는 주로 기후역학의 기본방정식을 기초로 한 기후모델로 기후와 기후변화를 수치적으로 모의실험한다. 기후학의 또 다른 중요한 분야로는 생물기후학과 고기후학이 있다.