Ilmastomalli on tutkijoiden käyttämä työkalu maapallon ilmaston tutkimiseen. Nämä mallit voivat olla pieniä ja niitä voidaan käyttää pienen alueen ilmaston tutkimiseen, mutta useimmiten ne ovat suuria, globaaleja ilmamalleja, jotka tutkivat maapallon ilmaston keskinäistä yhteyttä kaikissa valtamerissä ja maaperässä. Yhden näistä malleista tekemiseksi tutkijat luottavat supertietokoneisiin, jotka ratkaisevat erilaisia monimutkaisia yhtälöitä jokaiselle pisteelle kolmiulotteisessa ilmakehässä. Näiden mallien hienostuneisuus on parantunut paljon viime vuosina, ja tiedemiehet pystyvät usein ennustamaan tarkasti paikallisten tapahtumien, kuten tulivuorenpurkausten tai roiskuneiden epäpuhtauksien, maailmanlaajuiset vaikutukset.
Erittäin monimutkainen ja hienostunut työkalu, ilmastomalli pystyy syntetisoimaan useiden erityyppisten järjestelmien käyttäytymisen kerralla. Ilman liike, merivirrat, maamassoihin luodut säätavat, auringosta tuleva energia ja elävien organismien käyttäytyminen tuottavat kaikki tiedot, jotka voidaan syöttää ilmastomalliin. Kun tutkijat ymmärtävät paremmin luonnonvoimia ja niiden vuorovaikutusta, he kykenevät paremmin ennustamaan, kuinka yhden järjestelmän muutos voi muuttaa muita planeetan järjestelmiä.
Ilmastomallin tekemiseksi tutkijat käyttävät supertietokoneita, jotka kykenevät ratkaisemaan erittäin monimutkaisia yhtälöitä. Luonnossa havaituista prosesseista kerätyt tiedot voidaan syöttää näihin yhtälöihin ja sitten tietokone voi keksiä tietoja kolmiulotteisen verkkojärjestelmän jokaisesta pisteestä. Näitä tietoja voivat olla esimerkiksi lämpötila, ilman tai veden laatu sekä tuulen nopeus ja suunta.
Usein ilmastomallia käytetään nykyisten sääolojen ja olosuhteiden mallintamiseen. Nämä mallit voivat näyttää myrskyjärjestelmän etenemisen tai sen, kuinka tulivuoren tulva kerää tuhkaa laajalle alueelle. Niiden avulla voidaan myös ennustaa, miten ilmasto muuttuu lyhyellä aikavälillä ankaran sään tai muuttuvien sääjärjestelmien seurauksena. Ennustavat ilmamallit eivät ole täydellisiä, mutta ne tarjoavat tiedemiehille tietoa, joka usein voi pelastaa ihmishenkiä ja estää omaisuusvahinkoja.
Ilmastonmuutosmalleja voidaan valmistaa myös tällä tekniikalla. Nämä mallit voivat osoittaa, kuinka koko maapallon ilmasto muuttuu valtavan ajan kuluessa. Niitä käytetään usein mallintamaan aikaisempia aikoja, joiden aikana maapallon ilmasto oli huomattavasti erilainen kuin nykyään ja tulevina aikoina, jotta voidaan ennustaa, mitä vaikutuksia ilmaston lämpenemisellä voi olla maan eri järjestelmiin.