組合數學
[拼音]：qihouxue
[英文]：climatology
研究氣候的特徵、形成和演變及其與人類活動的相互關係的一門學科。它既是大氣科學的分支，又是地理學的組成部分。隨著生產規模的日益擴大，氣候和人類社會的關係越來越密切。為了合理地開發和利用氣候資源，減輕氣候災害的影響，避免人類活動對大氣環境造成的不良後果，無論是大規模的開墾、重大工程的設計和管理，還是制訂各種發展規劃和研究工農業的佈局，都需要了解所在地區的氣候特徵及其演變規律。氣候學的研究成果及其應用，正日益受到各方面的重視。這些來自各方面的要求，同時也給氣候學的發展以強大的動力。
發展史
氣候學成為一門科學是有了氣象儀器觀測以後的事。但是，有關氣候現象的記載和氣候知識的積累卻可追溯到三千年前。其發展過程可以分為萌芽、形成、發展和活躍4個時期：
萌芽時期
主要指公元前16世紀以前。中國在殷代就已知一年四季和某些農事季節的劃分。到春秋時代，更創造了利用圭表測日影以定氣候季節的方法。秦漢時期，二十四節氣已成為農事活動的主要依據。《逸周書·時訓解》系統地記載了反映氣候年變化規律的七十二候的自然物候歷。《呂氏春秋·十二紀》更對12個月的氣候特點及其異常現象作了概括的記述。
古希臘學者發現：從希臘往北，太陽光傾斜加劇，氣候轉寒；往南，太陽傾斜減緩，氣候轉暖。這反映出氣候的冷暖與太陽光線的傾斜程度有關。據此，他們將地球氣候劃分為 5帶，即：北寒帶、北溫帶、熱帶、南溫帶和南寒帶。隨著人類活動範圍的擴大，古代學者還進一步認識到，氣候除與緯度密切有關外，還與地勢高低、海陸分佈和氣流方向等許多因素有關（見氣候帶）。
在古埃及、巴比倫和印度等地，在這個時期也有許多關於氣候的記載。
形成時期
主要指16～18世紀。在這個時期隨著氣象觀測儀器的出現和氣象觀測網的建立，氣象觀測資料大量積累。這些為氣候學的形成準備了條件。1817年，德國的A.von洪堡首先繪製了全球等溫線圖，成為近代氣候學研究的開端。1883年，奧地利的J.von漢恩編著了《氣候學手冊》一書，不僅為研究全球氣候提供了寶貴的資料，更重要的是提出了較完整的研究氣候學的方法體系。1884年俄國的А.И.沃耶伊科夫發表了《全球氣候及俄國氣候》一書，分析了太陽輻射、水分迴圈、下墊面等對氣候的作用。同年，德國的W.柯本對世界氣候進行了分類。這些成果奠定了氣候學的基礎。這一時期，雖然也提出一些對氣候形成的看法，但主要是分析研究氣候要素的地區分佈及其分類，所以氣候學的研究還仍然處於描述性階段。
發展時期
20世紀初，隨著氣團概念、氣旋模式和鋒面理論的出現，天氣圖資料的積累，人們進一步研究氣候的形成原因。特別是1930年瑞典氣象學家T.H.P.伯傑龍提出的天氣氣候學，影響很大。從此，氣候學便從以描述性為主轉而向理論方面的研究發展。如研究太陽輻射、海陸分佈、大氣環流及下墊面對氣候的影響等。這個時期氣候學在各方面的應用也開始受到重視。
活躍時期
主要指20世紀40年代後期至現在。第二次世界大戰以後，隨著高空氣象觀測、氣象衛星和電子計算機的廣泛應用，氣候學進入了蓬勃發展的新時期。尤其是70年代在世界上出現大範圍災害性氣候異常以來，氣候問題已成為世界矚目的中心問題之一。這個時期氣候學的發展主要表現在以下4個方面：
（1）繼續收集人跡罕到的缺乏記錄區域(如高層大氣、高原、沙漠、海洋)的氣候資料，以弄清這些區域的氣候狀況。
（2）為研究氣候條件對農業、水資源等的影響，開展了內容廣泛的應用氣候學的研究；各種應用氣候學的研究又推動著對地方氣候及小氣候的研究。
（3）氣候變化及氣候預報的研究。為研究地球氣候變化的規律，在缺乏氣象儀器觀測資料的情況下，常利用生物化石、孢粉、樹木年輪和歷史記載等資料來獲取氣候演變的資訊，如中國竺可楨所著《中國近五千年來氣候變遷的初步研究》(1972)就是利用歷史記載重建古氣候的代表作之一。此外，還以化學方法對大氣成分進行監測，用數值模擬方法，研究人類活動對氣候的影響等來研究地球氣候變化的趨勢，並探討預報未來氣候的可能性。
（4）物理動力氣候學的研究。即用動力學的理論廣泛開展氣候成因和氣候變化的理論研究，使氣候研究進入了更精確的理論分析階段。
研究特點
氣候特徵分佈的地域性
由於太陽輻射、大氣環流和下墊面的特徵不同，各地的氣候特徵有顯著的差異。如大陸東岸和西岸的氣候特徵各異；即使同屬東岸，歐亞大陸東岸和北美大陸東岸的氣候也不相同。這種地域性的特點，正是氣候學成為地理學分支的重要原因，也是氣候學中進行氣候分類研究的基礎。只有在廣闊的範圍內進行觀測和調查研究，才能得出具有同類氣候特徵的區域和界限。
氣候變化尺度的廣泛性
按氣候學研究的空間尺度劃分，有全球氣候、北半球氣候、大區域氣候和地方氣候等不同尺度的氣候。按時間尺度劃分，有年際氣候距平變化、幾十年以上的氣候變化和萬年以上變化週期的氣候變遷等。要研究年際氣候變化和較短時期的氣候變化，至少需要有連續30年的觀測資料。而要研究幾十年週期的變化，就需要有至少10倍於該週期時間長度的資料，所以，除現代氣象資料外，還需要利用歷史記載和樹木年輪等進行分析以延長資料年限，對於萬年以上的變化，常利用地質岩心、冰心、化石等資料進行分析推測。由此可見，長年代的觀測資料、同氣象有關的史料和地質資料等，是研究氣候變化不可缺少的依據。沒有廣泛的、系統的長年代資料，就很難進行氣候學研究。這也許就是氣候學在很長時間內較其他科學進展緩慢的原因之一。
氣候規律應用的多樣性
氣候學是應用性很強的學科。從工農業生產、交通、通訊、能源、軍事以至人類的一切生活活動，都和氣候有密切的關係，大量的邊緣學科，如城市氣候、建築氣候（見建築氣象學）、軍事氣候（見軍事氣象學）、農業氣候(見農業氣象學)、森林氣候（見森林氣象學）、海洋氣候以及旅遊氣候等逐漸形成。
氣候形成理論研究的複雜性
太陽輻射、大氣環流、下墊面狀況（如海、陸、植被）是氣候形成的幾個主要因子，然而，這些因子之間如何互相作用而形成一個地方的氣候特徵，尚待進一步研究；還有，由於人類活動使大氣中的微量元素（見大氣微量氣體）和汙染物質含量的增加而對氣候變化的影響，以及各種地球天文引數對氣候的影響等。這些都使氣候形成理論的研究變得極其複雜，至今還缺乏精確有效的理論模式。
主要內容
目前，氣候學有以下幾個主要方面：
氣候學概論
包括氣候學一般原理、氣候特徵的時間和空間分佈、演變及其分類等。人們常以氣候要素的空間分佈圖和時間分佈圖、氣候要素的綜合關係圖和各種氣候統計圖等記述某地點、某區域或全球範圍的基本氣候特徵，如圖1～5。圖1、圖2、圖3、圖4、圖5某個地方的氣候志是對該地多年氣象資料整理和分析概括出的基本氣候狀況的資料。
物理氣候學與動力氣候學
主要以動力學的理論和方法研究氣候形成和氣候變化的原因。主要內容包括：輻射平衡（見輻射差額）、熱量平衡、水分迴圈（見水文迴圈）以及大氣中各種汙染物質和微量元素等的變化與氣候的關係。運用大型電子計算機進行氣候模擬，是研究物理動力氣候學的重要方法，這一新分支的出現，為氣候學的理論研究開闢了新的前景。
天氣氣候學
研究多年間大氣環流的一般狀態及其變動的規律性。如：環流的分型及其出現的頻率，天氣系統的頻率、強度和路徑，大範圍氣候異常與大氣環流的關係等問題。
小氣候
主要研究小尺度地形、地貌、植被及人類活動等對小範圍氣候的影響，分析小氣候的分佈規律。
氣候變化
主要研究氣候在各個時期的特徵、演變規律和原因。
應用氣候學
根據工農業生產和生活等各方面的特殊需要，研究它們同氣候的相互關係，以及如何將氣候知識廣泛應用於各個方面。主要研究內容為：氣候資源的利用，氣候災害的防禦，大氣環境的分析、評定和區劃，以及各有關專業相應的氣候問題。
此外，氣候學還可按大氣的分層分為：近地層氣候學和平流層氣候學等。
氣候學同各門基礎科學、技術科學及至社會科學間有著廣泛的聯絡。無論是從理論還是從方法看，氣候學和數學、物理學、化學、天文學、地學等基本學科以及大氣科學各分支都有密切的關係。氣候監測更需要應用各種技術科學。所以，氣候學是同其他多種學科廣泛聯絡的一門學科。
動向
由於氣候涉及到人類生活和生產的各個方面，從1972年以來，在國際上關於環境、糧食、水資源、沙漠化等一系列重要會議上，氣候問題都佔有顯著地位。1979年世界氣候大會提出了世界氣候計劃，使氣候問題成為國際協作的重大課題，氣候學成了日益活躍的學科。氣候學的含義也正在不斷髮展，包括大氣圈、水圈、冰雪圈、岩石圈和生物圈在內的氣候系統的概念也正在形成。雖然，當前氣候學仍以大氣為其主要研究物件，但其內容正在不斷地豐富和充實，從大氣科學的一個分支向著綜合性的氣候系統的學科發展。