根据定义，气候变化是地球气候的周期性变化，这是由于大气的变化以及大气与地球系统内其他地质，化学，生物和地理因素之间的相互作用。所有生物都应对气候和气候变化，即使这些变化是微妙和暂时的。一些最引人注目的例子包括当水供应量低时开花植物的叶子脱落以及寻求栖居的行为和休眠在动物中应对较冷或较干燥的条件。似乎地球上的生命适应于在一定程度上容忍气候变化，这证明气候变化，但我们自己的生命经历以及科学记录，也证明气候变化正在发生。
从某个角度来看，每日天气可被视为一种气候变化。气温在一天中上下移动; 风改变速度和方向; 一天中雨雪都经过不同的地方。虽然我们可以感知到这些现象中的每一个，但这种瞬间变化通常与气候讨论分开。天气只是一个有限时间内一个地方的大气条件。然而，气候涉及在给定位置长时间（例如几十年或更长时间）的大气平均状况。
地球上的每个地方都经历了气候的季节性变化（尽管在一些热带地区的变化可能很小），而这种变化是由到达地球大气层和地表的太阳光量（太阳辐射）的季节变化引起的。气候变化也逐年发生; 它们包括由一系列复杂因素和地球系统相互作用引起的干旱，洪水和其他事件 – 包括大气和海洋环流模式（如厄尔尼诺现象，拉尼娜现象，北大西洋涛动）等等 – 影响风暴路径的路径和气团的运动。气候变化也发生在持续数十年的时间尺度上，潮湿，干燥，凉爽或温暖的条件集群在给定的位置连续几年。在人类生命周期数千年的时间尺度上，气候响应岁差（地球轴的慢速旋转或“摆动”），行星的倾斜（倾斜），以及地球轨道椭圆形状（偏心）的变化。这些现象相互作用，以确定地球表面不同部分在一年中不同季节接收的太阳光量（以及太阳能加热）。我们还必须考虑到地球从太阳接收的辐射能量正在缓慢增加，这会随着时间的推移为混合物增加越来越多的能量。
气候变化是否真实？上面描述的自然现象表明它是，但这不是整个故事。人类活动也会影响气候，科学家们的共识是确保这些活动的影响在确定地球气候的形成方面发挥着越来越大的作用。
参与气候研究的大约97％的科学家认为，自20世纪初以来观察到的大部分变暖极有可能是人类活动造成的。有几行证据支持这一点。其中一条主要线索与辐射强迫的概念有关- 也就是说，不同影响因素（如反照率）提供的加热效应土地和水的反射率，以及大气中某些气体和微粒的浓度。辐射强迫的一个组成部分可能是正的（因为它有助于变暖）或负的（因为它具有冷却地球表面的作用）。如果我们从能源预算的角度考虑变暖，平均每年每平方米地球表面有大约342瓦的太阳辐射，而这个数量又可能与地球表面温度的上升或下降有关。正强迫的影响（主要是温室气体浓度升高所致 [二氧化碳，甲烷，氮氧化物和其他吸收红外能量的气体）每天日落后由地球表面释放]）超过了气溶胶（如火山爆发和工业产生的二氧化硫）和其他负强迫的冷却影响，自中间以来每平方米增加相当于两瓦特以上20世纪。其他证据，包括减少北极海冰覆盖率和全球温度上升的平均值（显示自1980年以来发生的许多最温暖的年份），支持地球的全球和区域气候正在快速变化的论点，很可能比地球气候变化纯粹由自然力量驱动时更快。因此，越来越多的科学家怀疑全球和区域气候是否正在迅速变化，以使许多生命形式适应和生存。
