Variabilitas iklim mencakup semua variasi dalam iklim yang berlangsung lebih lama daripada peristiwa cuaca individual, sedangkan istilah perubahan iklim hanya mengacu pada variasi yang bertahan dalam jangka waktu lebih lama, biasanya selama beberapa dekade atau lebih. Perubahan iklim dapat merujuk pada periode apa pun dalam sejarah Bumi, tetapi istilah ini kini umumnya digunakan untuk menggambarkan perubahan iklim masa kini, yang sering disebut sebagai pemanasan global. Sejak Revolusi Industri, iklim semakin dipengaruhi oleh aktivitas manusia.^[1]

Sistem iklim menerima hampir seluruh energinya dari Matahari dan memancarkan energi ke luar angkasa. Keseimbangan antara energi yang masuk dan energi yang keluar, serta pergerakan energi melalui sistem iklim, disebut anggaran energi Bumi (Earth’s energy budget). Ketika energi yang masuk lebih besar daripada energi yang keluar, anggaran energi Bumi bersifat positif dan sistem iklim mengalami pemanasan. Sebaliknya, jika lebih banyak energi yang keluar, anggaran energi bersifat negatif dan Bumi mengalami pendinginan.

Energi yang bergerak melalui sistem iklim Bumi tercermin dalam bentuk cuaca, yang bervariasi menurut wilayah geografis dan waktu. Rata-rata jangka panjang dan variasi cuaca di suatu wilayah membentuk iklim wilayah tersebut. Perubahan seperti ini dapat disebabkan oleh variabilitas internal, yaitu ketika proses alami dalam berbagai bagian sistem iklim mengubah distribusi energi. Contohnya termasuk variabilitas pada cekungan samudra seperti osilasi dekadal Pasifik (Pacific Decadal Oscillation) dan osilasi multidekadal Atlantik (Atlantic Multidecadal Oscillation). Variabilitas iklim juga dapat disebabkan oleh paksaan eksternal (external forcing), ketika peristiwa di luar komponen sistem iklim menghasilkan perubahan di dalam sistem tersebut. Contohnya termasuk perubahan dalam keluaran energi Matahari dan aktivitas vulkanik.

Variabilitas iklim memiliki dampak terhadap perubahan permukaan laut, kehidupan tumbuhan, dan peristiwa kepunahan massal; selain itu, variabilitas ini juga memengaruhi kehidupan masyarakat manusia.

Variabilitas iklim adalah istilah yang digunakan untuk menggambarkan variasi dalam keadaan rata-rata dan karakteristik lain dari iklim (seperti kemungkinan atau peluang terjadinya cuaca ekstrem, dan sebagainya) “pada semua skala ruang dan waktu yang melampaui peristiwa cuaca individual.” Sebagian dari variabilitas ini tampaknya tidak disebabkan oleh sistem yang dikenal dan terjadi pada waktu yang tampak acak. Variabilitas semacam ini disebut variabilitas acak atau noise (gangguan acak). Sebaliknya, variabilitas periodik terjadi secara relatif teratur dan dalam pola atau mode variabilitas iklim yang khas.^[2]

Istilah perubahan iklim sering digunakan secara khusus untuk merujuk pada perubahan iklim antropogenik. Perubahan iklim antropogenik disebabkan oleh aktivitas manusia, berbeda dengan perubahan iklim yang mungkin terjadi sebagai bagian dari proses alami Bumi.^[3] Pemanasan global menjadi istilah populer utama pada tahun 1988, tetapi dalam jurnal ilmiah, istilah pemanasan global merujuk pada peningkatan suhu permukaan, sementara perubahan iklim mencakup pemanasan global dan semua dampak lain yang disebabkan oleh peningkatan kadar gas rumah kaca.^[4]

Istilah lain yang berkaitan, perubahan iklim (climatic change), diusulkan oleh World Meteorological Organization (WMO) pada tahun 1966 untuk mencakup semua bentuk variabilitas iklim dalam rentang waktu lebih dari 10 tahun, tanpa memandang penyebabnya. Selama tahun 1970-an, istilah perubahan iklim (climate change) menggantikan perubahan iklim (climatic change) untuk menyoroti penyebab antropogenik, setelah menjadi jelas bahwa aktivitas manusia berpotensi mengubah iklim secara drastis.^[5]

Istilah perubahan iklim kemudian diadopsi dalam nama Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) dan UN Framework Convention on Climate Change (UNFCCC). Saat ini, perubahan iklim digunakan baik sebagai deskripsi teknis dari proses tersebut, maupun sebagai kata benda untuk menggambarkan permasalahan global ini.^[5]