La atmósfera, los océanos, los continentes, las grandes masas de hielo y nieve, y los organismos vivientes de nuestro planeta, son los principales componentes de nuestro medio ambiente. Todos ellos se encuentran en un estado de permanente interacción a través del intercambio de flujos de materia (Ejemplo: flujos de agua líquida o vapor, otros gases y partículas) y energía (Ejemplo: radiación electromagnética y calor). En particular, los procesos físicos y químicos internos de la atmósfera y el conjunto de sus interacciones con los otros componentes del medio ambiente constituyen lo que, en un sentido amplio, se denomina el sistema climático terrestre.

El clima es el estado característico de este sistema, determinado a través de las mediciones de un conjunto de variables atmosféricas tales como: temperatura, presión, velocidad del viento, radiación, etc. Las características de ese estado se expresan mediante valores medios y otros momentos estadísticos superiores de esas variables, obtenidos en base a un período suficientemente prolongado de observaciones (usualmente no menor a 30 años).

El clima terrestre ha sufrido importantes cambios en el pasado, como lo revelan los indicios de grandes avances y retrocesos de los glaciares. Existen también registros de cambios climáticos en épocas más recientes, así como la presunción de que éstos seguirán ocurriendo en el futuro por tratarse de un sistema dinámico que tiende hacia un estado de equilibrio termodinámico. Los cambios climáticos pueden ocurrir en las más variadas escalas de tiempo y espacio.

Los principios físicos básicos de conservación de la masa, el momento y la energía, así como diversas leyes de la radiación y de los procesos dinámicos y termodinámicos, son aplicables a la atmósfera. El cuerpo de leyes resultantes permite explicar numerosos procesos e interacciones atmosféricos fundamentales, aún cuando en la actualidad no constituye una teoría comprensiva del clima.