Ένα κλιματικό μοντέλο είναι ένα εργαλείο που χρησιμοποιούν οι επιστήμονες για να εξετάσουν το κλίμα της γης. Αυτά τα μοντέλα μπορεί να είναι μικρά και να χρησιμοποιούνται για την εξέταση του κλίματος μιας μικρής περιοχής, αλλά πιο συχνά είναι μεγάλα, παγκόσμια κλιματικά μοντέλα που εξετάζουν την αλληλοσυσχέτιση του κλίματος της γης σε όλους τους ωκεανούς και τις χερσαίες μάζες. Για να φτιάξουν ένα από αυτά τα μοντέλα, οι επιστήμονες βασίζονται σε υπερυπολογιστές που λύνουν διάφορες σύνθετες εξισώσεις για κάθε δεδομένο σημείο σε ένα τρισδιάστατο πλέγμα ατμόσφαιρας. Η πολυπλοκότητα αυτών των μοντέλων έχει βελτιωθεί πολύ τα τελευταία χρόνια και οι επιστήμονες είναι συχνά σε θέση να προβλέψουν με ακρίβεια τις παγκόσμιες επιπτώσεις τοπικών γεγονότων, όπως ηφαιστειακές εκρήξεις ή διαρροές ρύπων.
Ένα εξαιρετικά περίπλοκο και εξελιγμένο εργαλείο, ένα κλιματικό μοντέλο είναι σε θέση να συνθέσει τη συμπεριφορά ενός αριθμού διαφορετικών τύπων συστημάτων ταυτόχρονα. Η κίνηση του αέρα, τα ρεύματα στον ωκεανό, τα καιρικά μοτίβα που δημιουργούνται στις χερσαίες μάζες, η ενέργεια από τον ήλιο και η συμπεριφορά των ζωντανών οργανισμών όλα παράγουν δεδομένα που μπορούν να τροφοδοτηθούν σε ένα κλιματικό μοντέλο. Καθώς οι επιστήμονες αναπτύσσουν μια καλύτερη κατανόηση των δυνάμεων της φύσης και του τρόπου αλληλεπίδρασής τους, είναι σε καλύτερη θέση να προβλέψουν πώς μια αλλαγή σε ένα σύστημα θα μπορούσε να αλλάξει άλλα συστήματα στον πλανήτη.
Για να φτιάξουν ένα κλιματικό μοντέλο, οι επιστήμονες χρησιμοποιούν υπερυπολογιστές που είναι ικανοί να λύνουν εξαιρετικά περίπλοκες εξισώσεις. Τα δεδομένα που συλλέγονται για τις διαδικασίες που παρατηρούνται στη φύση μπορούν να τροφοδοτηθούν σε αυτές τις εξισώσεις και στη συνέχεια ο υπολογιστής μπορεί να βρει πληροφορίες για κάθε σημείο σε ένα τρισδιάστατο σύστημα πλέγματος. Αυτές οι πληροφορίες μπορεί να περιλαμβάνουν πράγματα όπως η θερμοκρασία, η ποιότητα του αέρα ή του νερού και η ταχύτητα και η κατεύθυνση του ανέμου.
Συχνά, ένα κλιματικό μοντέλο χρησιμοποιείται για να μοντελοποιήσει τα τρέχοντα καιρικά μοτίβα και συνθήκες. Αυτά τα μοντέλα μπορούν να δείξουν την εξέλιξη ενός συστήματος καταιγίδας ή πώς το λοφίο από ένα ηφαίστειο εναποθέτει τέφρα σε μια ευρεία περιοχή. Μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν για να προβλέψουν πώς θα αλλάξει το κλίμα βραχυπρόθεσμα ως αποτέλεσμα έντονων καιρικών συνθηκών ή μεταβαλλόμενων καιρικών συστημάτων. Τα προγνωστικά κλιματικά μοντέλα δεν είναι τέλεια, αλλά προσφέρουν στους επιστήμονες ορισμένες πληροφορίες που συχνά μπορούν να σώσουν ζωές και να αποτρέψουν υλικές ζημιές.
Με αυτήν την τεχνολογία μπορούν επίσης να κατασκευαστούν μοντέλα κλιματικής αλλαγής. Αυτά τα μοντέλα μπορούν να δείξουν πώς αλλάζει το κλίμα ολόκληρης της γης σε μια τεράστια χρονική περίοδο. Αυτά τα μοντέλα χρησιμοποιούνται συχνά για τη μοντελοποίηση προηγούμενων εποχών κατά τις οποίες το κλίμα στη γη ήταν πολύ διαφορετικό από το σημερινό και τις μελλοντικές εποχές, προκειμένου να προβλεφθούν οι επιπτώσεις που μπορεί να έχει η υπερθέρμανση του πλανήτη στα διάφορα συστήματα της γης.