气候模拟是指对自然界的气候状况及其演变进行模拟。分实验室模拟和数值模拟两种。前者是在实验室中一定的控制条件下进行模拟。因气候系统非常复杂，不可能在实验室中完满地再现，故有很大局限性。后者是根据控制气候及其变化的基本物理定律建立相应的数学模式，在一定的初始条件和边界条件下进行数值计算，求得气候要素的分布和可能变化。随着计算机和数值计算方法的发展，数值模拟已成为定量研究气候及其变化的主要手段。建立数学模式的目的是尽量真实地概括各类反馈过程，以便更准确地模拟气候。20世纪60年代以来，各种数学模式不断出现，如直接积分流体力学和热力学方程组的大气环流模式，模拟大气热状况的能量平衡模式，把大气运动当作随机过程处理的随机模式，随机和动力相结合的模式等。70年代以来，气候模拟研究已初见成效。如在大气和海洋主要气候要素的分布与季节变化的模式计算、人类活动对气候影响的估计、极冰的反馈作用等方面都得到了有意义的结果。但这些模式的许多物理考虑及参数化方案还不成熟，直接影响着模拟结果的可信度。因此，模式有待改进，计算方法和保持计算的稳定性方面也有一些困难须加克服。