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由于太阳辐射，大气环流和下垫面的特征不同，各地的气候特征有显著的差异。如大陆东岸和西岸的气候特征各异；即使同属东岸，欧亚大陆东岸和北美大陆东岸的气候也不相同。这种地域性的特点，正是气候学成为地理学分支的重要原因，也是气候学中进行气候分类研究的基础。只有在广阔的范围内进行观测和调查研究，才能得出具有同类气候特征的区域和界限。按气候学研究的空间尺度划分，有全球气候、北半球气候、大区域气候和地方气候等不同尺度的气候。按时间尺度划分，有年际气候变化、几十年以上的气候变化和万年以上变化周期的气候变迁等。要研究年际气候变化和较短时期的气候变化，至少需要有连续三十年的观测资料。而要研究几十年周期的变化，就需要有至少十倍于该周期时间长度的资料，所以，除现代气象资料外，还需要利用历史记载和树木年轮等进行分析，以延长资料年限。对于万年以上的变化，常利用地质岩心、冰心、化石等资料进行分析推测。
气候学是应用性很强的学科。从工农业生产、交通、通信、能源、军事以至人类的一切活动，都和气候有密切的关系，大量的边缘学科，如城市气候、建筑气候、军事气候、农业气候、森林气候、海洋气候以及旅游气候等逐渐形成。
太阳辐射、大气环流，下垫面状况(如海、陆、植被)是气候形成的几个主要因子，然而，这些因子之间如何互相作用而形成一个地方的气候特征，尚待进一步研究；还有，由于人类活动使大气中的微量元素和污染物质含量的增加而对气候变化的影响，以及各种地球天文参数对气候的影响等。这些都使气候形成理论的研究变得极其复杂，至今还缺乏精确有效的理论模式。
气候学概论包括气候学一般原理、气候特征的时间和空间分布、演变及其分类等。人们常以气候要素的空间分布图和时间分布图、气候要素的综合关系图和各种气候统计图等记述某地点、某区域或全球范围的基本气候特征。某个地方的气候志是对该地多年气象资料整理和分析概括出的基本气候状况的资料。
物理气候学与动力气候学主要以动力学的理论和方法研究气候形成和气候变化的原因。主要内容包括：辐射平衡、热量平衡、水分循环以及大气中各种污染物质和微量元素等的变化与气候的关系。运用大型电子计算机进行气候模拟，是研究物理动力气候学的重要方法，这一新分支的出现，为气候学的理论研究开辟了新的前景。
天气气候学是研究多年间大气环流的一般状态及其变动的规律性。如：环流的分型及其出现的频率，天气系统的频率、强度和路径，大范围气候异常与大气环流的关系等问题。
应用气候学根据工农业生产和生活等各方面的特殊需要，研究它们同气候的相互关系，以及如何将气候知识广泛应用于各个方面。主要研究内容为：气候资源的利用，气候灾害的防御，大气环境的分析、评定和区划，以及各有关专业相应的气候问题。此外，气候学还可按大气的分层分为：近地层气候学和平流层气候学等。
气候学同各门基础科学、技术科学及至社会科学间有着广泛的联系。无论是从理论还是从方法看，气候学和数学、物理学、化学、天文学、地学等基本学科以及大气科学各分支都有密切的关系。气候监测更需要应用各种技术科学。所以，气候学是同其他多种学科广泛联系的一门学科。
由于气候涉及到人类生活和生产的各个方面，从1972年以来，在国际上关于环境、粮食、水资源、沙漠化等一系列重要会议上，气候问题都占有显著地位。1979年世界气候大会提出了世界气候计划，使气候问题成为国际协作的重大课题，气候学成了日益活跃的学科，气候学的含义也正在不断发展，包括大气圈、水圈、冰雪圈、岩石圈和生物圈在内的气候系统的概念也正在形成。
虽然，当前气候学仍以大气为其主要研究对象，但其内容正在不断地丰富和充实，从大气科学的一个分支向着综合性的气候系统的学科发展。
现代气候学与传统气候学的区别如下：
1、研究对象不同：传统气候学主要研究历史时期的气候变化、气候类型以及其对人类活动的影响，而现代气候学则更注重研究全球气候变化的机理、趋势、预测以及对生态环境、经济社会的影响。
2、研究方法不同：传统气候学主要依靠历史文献、古物、树轮、冰芯等资料进行分析，而现代气候学则更多地运用遥感技术、计算机模拟、数值模型等现代科技手段进行气候研究。
3、研究内容不同：传统气候学更注重对气候变化的描述及其对人类社会的影响，而现代气候学则更注重对气候变化机理的研究，探究气候变化产生的原因和机制。
4、研究范围不同：传统气候学主要关注特定地域或历史时期的气候变化，而现代气候学则是跨越全球范围，关注全球气候变化趋势及其对生态环境、经济社会的全球性影响。
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