Circulația atmosferică este mișcarea globală a aerului, distribuind căldura primită de la radiația solară din regiunile mai calde către regiunile mai reci. Dacă Pământul nu s-ar roti pe axa sa și ar avea o suprafață netedă și uniformă, aerul cald s-ar ridica la ecuator și s-ar curge spre poli. S-ar răci acolo și s-ar scufunda, creând un flux de întoarcere către ecuator de-a lungul suprafeței Pământului. Ar fi două celule mari de convecție, care se rotesc uniform, una în emisfera nordică și una în sud. În loc de acest model simplificat, circulația atmosferică a pământului este mult mai complexă.
Un model prea simplificat al modelelor atmosferice ale Pământului are o celulă mare de convecție în fiecare emisferă. În realitate, există trei celule de convecție în fiecare emisferă. Aerul tropical încălzit și umed din apropierea ecuatorului se ridică și curge departe de ecuator formând Celula Hadley. Peste poli, aer rece și uscat coboară, conducând Celulele Polare. Celulele Ferrel sunt mai variabile și se găsesc între celulele Hadley și cele polare.
Rotația Pământului, înclinarea axei sale, caracteristicile suprafeței, curenții oceanici și modelele meteorologice locale afectează toate modelele atmosferice globale. În loc să curgă vânturile în linie dreaptă, rotația Pământului le face să se curbeze. Forța Coriolis deviază vânturile din emisfera nordică spre dreapta și vânturile din emisfera sudică spre stânga. Contribuie la formarea vântului de vest la latitudinile mijlocii și a vântului de est în zonele tropicale și polare. Forța Coriolis produce, de asemenea, vânturile de rotație în jurul celulelor de înaltă și joasă presiune.
Schimbările sezoniere ale circulației atmosferice sunt cauzate de înclinarea axei Pământului. Pe măsură ce razele directe ale soarelui se deplasează sezonier la nord și la sud de ecuator, modelele de circulație se modifică. Caracteristicile de pe suprafața Pământului afectează și circulația atmosferică globală. Suprafața terestră mai mare în emisfera nordică și zona oceanică mai mare corespunzătoare din emisfera sudică provoacă variații în cele trei celule de convecție din fiecare emisferă.
Numeroșii factori complecși care influențează circulația atmosferică au făcut dificil pentru oameni să modeleze în mod adecvat modelele globale de circulație a aerului. Abia în secolul al XX-lea au fost produse modele precise de circulație atmosferică folosind computere și date satelitare. Aceste modele semănau foarte mult cu funcționarea reală a atmosferei, ajutând oamenii de știință să înțeleagă mai bine clima și modelele vremii. Progresele timpurii în predicțiile meteo folosind modelarea computerizată au evoluat, deoarece modelele mult mai realiste și complexe au permis predicții mai precise. Modelele de circulație atmosferică sunt folosite pentru a înțelege schimbările climatice pe termen lung din trecut și pentru a prezice efectele schimbărilor în viitor.