Το κλίμα είναι το μέτρο των καιρικών προτύπων για μεγάλο χρονικό διάστημα, και εγγενείς στο κλίμα είναι οι αλλαγές, τόσο μακροπρόθεσμες όσο και βραχυπρόθεσμες. Οι βραχυπρόθεσμες κλιματικές αλλαγές αντιπροσωπεύουν περιοδικές ή διακοπτόμενες αλλαγές που συμβαίνουν και αυτό ονομάζεται «κλιματική μεταβλητότητα». Αυτές οι βραχυπρόθεσμες αλλαγές μπορεί να περιλαμβάνουν πλημμύρες, ξηρασία, αλλαγές θερμοκρασίας ή ταλαντευόμενα καιρικά μοτίβα όπως οι επιπτώσεις του El Niño ή του La Niña. Με τη γενικότερη έννοια, η μεταβλητότητα του κλίματος θεωρείται ως οι αποκλίσεις στις κλιματικές στατιστικές για μεγάλο χρονικό διάστημα. Ο ακριβής εντοπισμός και η κατανόηση των κλιματικών παραλλαγών είναι σημαντικός για την αναγνώριση και την κατανόηση της επίδρασής τους στον άνθρωπο.
Ο όρος «κλίμα» είναι ένας όρος που χρησιμοποιείται για να περιγράψει το μέσο μείγμα μετεωρολογικών συνθηκών σε μια γεωγραφική τοποθεσία μακροπρόθεσμα. Οι επιστήμονες καθορίζουν το κλίμα μιας γεωγραφικής τοποθεσίας συλλέγοντας στατιστικά στοιχεία για μια εκτεταμένη χρονική περίοδο, συνήθως αρκετές δεκαετίες ή και περισσότερο. Τέτοιες στατιστικές περιλαμβάνουν την τιμή, τη διακύμανση και τις πιθανότητες που σχετίζονται με μετεωρολογικές συνθήκες όπως η θερμοκρασία, η υγρασία, η βροχόπτωση και ο άνεμος.
Όταν οι επιστήμονες μελετούν το κλίμα μακροπρόθεσμα, συχνά βρίσκουν ασυνέπειες στον καιρό σε σύγκριση με τον μέσο όρο. Για παράδειγμα, τα κλίματα που συνήθως είναι υγρά μπορεί να εμφανίσουν ξηρές περιόδους ή ακόμα και ξηρασίες λόγω μιας αλλαγής στα καιρικά μοτίβα. Αν και αυτές οι βραχυπρόθεσμες αλλαγές είναι εγγενείς, δεν σημαίνουν ότι το κλίμα έχει αλλάξει. Αντίθετα, αποτελούν απλώς μια απόκλιση από το συνηθισμένο κλίμα της περιοχής. Οι επιστήμονες αποδίδουν τον όρο «μεταβλητότητα του κλίματος» για να εντοπίσουν τέτοιες ανωμαλίες, οι οποίες συνήθως διαρκούν λιγότερο από μια δεκαετία.
Υπάρχουν πολλοί λόγοι για τους οποίους τα κλίματα αποκλίνουν από τον κανόνα. Μία από τις πιο ευδιάκριτες φυσικές παραλλαγές στο κλίμα συμβαίνει με την περίσταση Ελ Νίνιο-νότια ταλάντωση (ENSO). Η ENSO εξηγεί την αλληλεπίδραση του Ειρηνικού Ωκεανού με την ατμόσφαιρα, δημιουργώντας παγκόσμιες κλιματικές αποκλίσεις. Κάθε λίγα χρόνια, υπάρχουν αλλαγές στη θερμοκρασία της επιφάνειας του ωκεανού και σε άλλα μετεωρολογικά στοιχεία γύρω από τον ισημερινό του Ειρηνικού. Οι ψυχρότερες θερμοκρασίες χαρακτηρίζουν τη La Niña και οι υψηλότερες θερμοκρασίες είναι η υπογραφή του κύκλου El Niño. Οι διαφορετικές θερμοκρασίες προκαλούν διακυμάνσεις στις τροπικές βροχοπτώσεις, ταραγμένα κλίματα σε όλο τον κόσμο.
Η μελέτη των κλιματικών μεταβολών είναι σημαντική για τους επιστήμονες λόγω της επίδρασής της στους ανθρώπους. Εάν οι επιστήμονες μπορούν να αναγνωρίσουν μοτίβα ή να διακρίνουν την επίδραση στον καιρό που αποδίδεται στην κλιματική μεταβλητότητα, οι άνθρωποι συνήθως μπορούν να εγκλιματιστούν. Για παράδειγμα, οι επιστήμονες έχουν τοποθετήσει ένα σύστημα παρατήρησης στον τροπικό Ειρηνικό που επιτρέπει την πρόβλεψη των επιπτώσεων του Ελ Νίνιο αρκετά χρόνια πριν εκδηλωθούν στο παγκόσμιο κλίμα. Αυτές οι πληροφορίες μπορούν να βοηθήσουν στον υπολογισμό των συνθηκών που προκύπτουν, όπως οι έντονες καταιγίδες ή οι συνθήκες ξηρασίας εκ των προτέρων.
Αντίθετα, όταν οι επιστήμονες αποτυγχάνουν να κατανοήσουν την κλιματική μεταβλητότητα, οι άνθρωποι συνήθως υποφέρουν. Για παράδειγμα, το Dustbowl της δεκαετίας του 1930 πιστεύεται ότι προκλήθηκε από τη μεταβλητότητα του κλίματος που σχετίζεται με τις θερμότερες θερμοκρασίες των ωκεανών στον Ατλαντικό Ωκεανό και τις επιπτώσεις La Niña στον Ειρηνικό Ωκεανό. Αν αυτές οι επιπτώσεις είχαν γίνει γνωστές εκ των προτέρων, αντί για δεκαετίες αργότερα, οι επιστήμονες θα μπορούσαν να είχαν προειδοποιήσει για τις συνέπειες που θα προέκυπταν.