لقد اتسع مجال علم المناخ بشكل كبير في السنوات الأخيرة، وتوجد الآن منظومات من الأساليب المتاحة لعلماء المناخ والمهتمين بالأرصاد الجوية الباحثين عن حلول لمواجهة المشكلات المختلفة المرتبطة بالأحوال المناخية ولقد كان الدور التقليدى لعلم المناخ هو أن يقوم بدراسة وتحليل قياسات العناصر وتحليل المناخ المتاحة عبر سنوات طويلة وأن يستخدم هذه البيانات في تفسير الظواهر الجوية والأحوال المناخية السائدة في وقت معين وأن يستنتج منها رؤية أو توقعات للمستقبل. ورغم أن الملاحظات والقياسات التي كانت متاحة كانت في معظمها ملاحظات سطحية عامة (أى مأخوذة من على سطح الأرض) مما يعنى أن استنتاجاتها تمثل تفسيرات محدودة وجزئية لعناصر الجو وظواهره، إلا أنها كانت لاتزال تمثل مصدراً هائلاً للمعلومات، فعالم المناخ لا يزال يستخدم هذه المعلومات والبيانات المتراكمة عبر السنين الطويلة ويوظفها في ضوء فهمه التطبيقية لسنوات طويلة قادمة. للعمليات المناخية لكى يقدم حلولاً وإجابات لعديد من المشكلات العملية الامنة لينقل عنها الاهمال ولقد ساعد استخدام الأقمار الاصطناعية Satellites في متابعة ودراسة المناخ وفي رصد الظواهر الجوية على تطوير الرؤية المحدودة للمناخ وتوسيع آفاقها. فقد مكنت هذه الأقمار من رؤية المناخ كوحدة شاملة تغطى سطح كوكب الأرض بأكمله لأول مرة. وقد نتج عن هذا تبلور حقيقة أن هناك نظاماً مناخياً يمر فيه مناخ منطقة معينة من العالم بتغير مستمر وأن هذا التغير يرتبط ليس امتصاصها من الشمس والتي شاركت في التفاعلات والأنشطة المختلفة في داخل الغلاف الجوى قد عادت إلى الفضاء. ومن هذا المنطق فإن المناخ في صورته التي نعرفها يمكن النظر إليه كسلسلة من تحولات وتبادل الطاقة في داخل الغلاف الجوى وبينه وبين سطح الأرض الواقعة تحله. وهذه التحولات والتبادلات من شأنها أن توزع الطاقة على سطح الأرض وأن تحافظ على ميزان الطاقة عن طريق إعادة مقدار منها إلى الفضاء مساو للمقدار الذي يصل الأرض من أشعة الشمس. وكل العمليات المرتبطة بتدفقات الطاقة وتبادلاتها تخضع القوانين علم الفيزياء، ولهذا فإنه لكي نفهم كيفية حدوث العمليات والتفاعلات الجوية فإن من الضروري أن نفهم القوانين الفيزيائية المتصلة بها، وحيث أن هذه القوانين تصاغ عادة في شكل علاقات ومعادلات رياضية فإن قدراً مناسباً من الإلمام بأساسيات الرياضيات يعد أمراً ضرورياً لفهم العمليات والتفاعلات الجوية. وبتطور فهمنا للعمليات الجوية والمناخية مع تطبيقنا لقوانين الفيزياء، فإن التقدم في هذا المجال كان بفضل وجود أسلوب أفضل من المشاهدة والقياس، وكذلك فهم أفضل للأسس النظرية والفيزيائية المرتبطة بها. وينعكس فهمنا - على وجه الخصوص - في ابتكارنا المتطور للنماذج المتقدمة التي تماثل العمليات المناخية، والتي تمكننا من فحص ودراسة تفاصيل هذه العمليات للوصول إلى تقديرات جيدة للظروف المستقبلية للمناخ. ورغم أن استخدام قوانين الفيزياء الأساسية المرتبطة بالمناخ يظل أساساً جيداً لفهم الظواهر المناخية المختلفة إلا أنه من الواضح أن التأثيرات الكيميائية تكون في غاية الأهمية كذلك، فمن المؤكد أن الطريقة التي تتفاعل بها الطاقة مع الغلاف الجوى تتوقف على التركيب الكيميائي لمكوناته. وفي الوقت الراهن فإن الجو يسوده غاز النيتروجين والأكسجين، بينما عند بداية نشأة كوكب الأرض وغلافه الجوي كان هذا التركيب مختلفاً. فغاز الأكسجين وهو الغاز الذي يأتي في المرتبة الثانية من حيث مقداره في تكوين الغلاف الجوي قد نشأ نتيجة مجال هذا العلم مع التركيز كذلك على الحدود والضوابط سواء كانت حدودا خاصة بالمشاهدات والملاحظات الجوية .