兩者在科學上有明確的定義。天氣是短時間發現的氣候現象，颳風、下雨、打雷、冰雹等等短期的氣候現象。
氣候是長時間天氣的平均狀態的統計值，或者是由沿著時間軌道延續的長時間天氣的集成的平均值，通常以某一時段的平均值作為標準，不是用幾度表述，而是以冷、暖、幹、溼來表述的。所以，簡單地講，天氣是短時的氣象現象，氣候是長時間的天氣的平均狀態。舉個例子，全球變暖時，颱風的強度會增加，這是氣候問題；颱風則是一種天氣現象。
更多名詞解釋
本名詞解釋表以IPCC第三次評估報告中的術語表為基礎，重點選擇列出其中的科學術語部分。
1．氣候部分
氣候
狹義地講，氣候常常被定義為「平均的天氣狀況」，或者更精確地表述為，以均值和變率等術語對變量在一段時期裡的狀態的統計描述。這裡的「一段時期」可以是幾個月到幾千年甚至數百萬年，但通常採用的是世界氣象組織（WMO）定義的30年。而「變量」一詞一般指地表變量，如溫度、降水和風。
廣義來講，氣候就是氣候系統的狀態，包括統計上的描述。
氣候系統
由五個主要組分構成的高度複雜的系統，包括有大氣圈、水圈、冰雪圈、陸面、生物圈，以及它們之間的相互作用。氣候系統的演變進程受到自身動力學規律的影響，也由於外部驅動如火山噴發、太陽變化，以及由人類引起的諸如大氣組成的改變以及土地利用的驅動等。
註：冰雪圈指由所有的雪、冰以及陸地和海洋表面上面和下面的永久凍結帶組成。
輻射強迫
由於氣候系統內部變化或如二氧化碳濃度或太陽輻射的變化等外部強迫引起的對流層頂垂直方向上的淨輻射變化（用每平方米瓦表示：Wm-2）。輻射強迫一般在平流層溫度重新調整到輻射平衡之後計算，而其間對流層性質保持著它未受擾動之前的值。
輻射強迫情景
對輻射強迫未來發展的一種可能是合理的表述。這種輻射強迫與多種變化有關，如大氣成分的變化、土地利用的變化、外部因子（如太陽活動）的變化。輻射強迫情景可以作為簡化的氣候模式的輸入，用以對氣候預計進行計算。
能量平衡
氣候系統能量收支的全球長期平均應該是平衡的。因為驅動氣候系統的所有能量均來自於太陽，能量平衡意味著進入的全球太陽輻射總量必須等於被反射的太陽輻射與氣候系統射出的紅外輻射之和。全球輻射平衡的擾動被稱為輻射強迫，它是由自然或人為因素引起的。
氣候變化
氣候變化指氣候平均狀態統計學意義上的巨大改變或持續較長一段時間的（典型的為10年或更長）氣候變動。氣候變化的原因可能是自然的內部進程或外部強迫，或者對大氣組成和土地利用的持續性的人為改變。
《聯合國氣候變化框架公約》（UNFCCC）第一款將「氣候變化」定義為「經過相當一段時間的觀察，在自然氣候變化之外由人類活動直接或間接地改變全球大氣組成所導致的氣候改變」。UNFCCC因此將因人類活動而改變大氣組成的「氣候變化」與歸因於自然原因的「氣候變率」區分開來。
溫室效應
溫室氣體有效地吸收地球表面、大氣本身和雲所發射出的紅外輻射。大氣輻射向所有方向發射，包括向下方的地球表面的輻射。溫室氣體則將熱量捕獲於地面—對流層系統之內。這被稱為「自然溫室效應」。
溫室氣體
溫室氣體是指大氣中由自然或人為產生的能夠吸收和釋放地球表面、大氣和雲所射出的紅外輻射譜段特定波長輻射的氣體成分。該特性導致溫室效應。
水汽（ H2 O ）、二氧化碳（CO2 ）、氧化亞氮(N2O）、甲烷（CH4）和臭氧（O3）是地球大氣中主要的溫室氣體。此外，大氣中還有許多完全由人為因素產生的溫室氣體，如《蒙特婁協議》所涉及的滷烴和其他含氯和含溴物。除CO2、N2O和CH4外， 《京都議定書》將六氟化硫（SF6 ）、氫氟碳化物（HFCs ）和全氟化碳（PFCs ）定為溫室氣體。
全球增溫潛勢(GWP)
描述充分混合的溫室氣體的輻射特性的指數，它反映了不同時間這些氣體在大氣中的混合效應以及它們吸收向外發散的紅外輻射的效力。該指數相當於與二氧化碳相關的在現今大氣中給定單位溫室氣體量在完整時間內的升溫效果。
氣候反饋
氣候系統中各種物理過程間的一種相互作用機制。一種初始物理過程觸發了另一種過程中的變化，而這種變化反過來又對初始過程產生影響，這種相互作用被稱為氣候反饋。使最初的物理過程增強的是正反饋，使之減弱的則為負反饋。
氣候模式（體系）
氣候系統的數值表述是建立在氣候系統各部分的物理、化學和生物學性質及其相互作用和反饋過程的基礎上，以解釋已知特徵的全部或部分。
氣候系統可以用不同複雜程度的模式來描述。氣候模式不僅是一種學習和模擬氣候的研究手段，而且還被用於實際操作，包括月、季節、年際的氣候預測。
氣候預計與氣候預測
對氣候系統響應溫室氣體和氣溶膠的排放或濃度構想以及輻射強度情景等的預計，往往基於氣候模式的模擬。氣候預計與氣候預測不同，氣候預計主要根據一些設想和關注的問題，例如未來可能的或不可能實現的社會經濟和技術發展狀況，應用排放濃度/輻射強迫情景對氣候進行的預計，具有很大的不確定性。而氣候預測或氣候預報是對未來（如季節、年際或長時間尺度）氣候的實際演變過程進行最接近的描述或估測的一種手段。
平衡和瞬變氣候實驗
「平衡氣候實驗」是指對於一種輻射強迫的改變，允許氣候模式完全調整到與之平衡的狀態的實驗。這種實驗提供了有關模式初態和終態的差異的信息，但沒有給出模式響應隨時間的變化。如果強迫是按照預先給出的排放情景逐漸演變的，就可以分析氣候模式響應隨時間的變化。這樣的實驗被稱之為「瞬變氣候實驗」。另見氣候預計。
氣候情景
在氣候邏輯關係內在一致性的基礎上，對未來氣候的一種近乎合理的、通常簡化的表述。這種未來的氣候被直接用於研究人為氣候變化的潛在結果，經常作為輸入因子應用於影響模型。氣候預計經常作為原始數據應用於氣候情景的構建，但氣候情景通常還需要其他的信息如觀測到的當前的氣候。一個「氣候變化情景」表述的是氣候情景和當前氣候之間的差異。
氣候敏感性
在IPCC報告中，「平衡氣候敏感性」是指全球平均表面溫度在大氣中（當量） C O2 加倍後的平衡變化。更一般地講，平衡氣候敏感性是指當輻射強迫(℃/Wm-2)發生一個單位的變化時表面氣溫的平衡變化。實際工作中，對平衡氣候敏感性的評估需要耦合環流模式的長期模擬。「有效氣候敏感性」是圍繞該要求的一個相關度量。它根據模式輸出來評估不斷演變的非平衡性條件。它是衡量特定時間反饋力度的方法，並可能會隨強迫的歷史和氣候狀況而變化。
氣候變異
氣候變異是指氣候的平均態和其他統計量（如標準偏差、極值的出現頻次等）的變化，這種變異在時間和空間的尺度都要超過單獨的天氣事件的變化。
氣候變異可能是由於氣候系統內部的自然過程（內部變異）造成，也可能是因為自然的或人為的外部強迫（外部變化）。
劇烈的氣候變化
氣候系統的非線性可以導致劇烈的氣候變化，有時被稱之為突發事件甚至意外事件。這些突發事件有些是可以想像得到的，如溫鹽環流戲劇性的重組、冰川的迅速消失或永久凍結帶的大量融化所導致的碳循環的快速變化。其他的則確實是不可預見的，如非線性系統強烈地、迅速地變化所造成的結果。
風暴潮
由於極端氣象條件（低氣壓或強風）引起的某一特定地點的海水高度暫時增加。風暴潮被定義為在該時間和地點超出潮汐變化的部分。
冷卻度日與加熱度日
一日溫度高於18℃的部分（如：某一日平均溫度為20℃，就記為2冷卻度日）。
一日溫度低於18℃的部分（如：某一日平均溫度為16℃，就記為2加熱度日）。
響應時間
響應時間或調整時間是指在外部、內部過程或反饋造成的強迫後， 氣候系統或其分量在重新平衡到一個新的狀態所需的時間。氣候系統的不同分量的響應時間有非常大的差異。對流層的響應時間相對較短，從幾天到幾個星期，而平流層要達到平衡狀態的典型時間尺度為幾個月。海洋因其巨大的熱容量，其響應時間要更長，典型的為十幾年，但也可以達到上百年甚至千年。表面—對流層強烈耦合系統的響應時間與平流層相比會更慢，它主要決定於海洋。生物圈對某些變化（如乾旱）的響應可以很快，但對於疊加的變化則響應則很慢。有關影響示蹤氣體濃度的過程速度的響應時間的不同定義，請參見生命期。
瞬變氣候響應
平均每20年的全球平均表面氣溫升高，中間值出現在CO2加倍時（即利用全球耦合氣候模式進行的在每年1%的CO2混合物增加實驗中的第70年）。