מודלי האקלים של כדור הארץ הם מודלים כמותיים שמתארים את התפתחות אקלים כדור הארץ לאורך זמן. המודל הפשוט ביותר יתייחס לכדור הארץ כנקודה הקולטת ומחזירה חום, ומודלים מורכבים יותר יבטאו את מעברי האנרגיה והמסה בין האטמוספרה, האוקיינוסים, הקרקע והקרחונים. עם השנים המודלים הולכים ונהיים מורכבים ומדויקים יותר עקב חקר היסטוריית האקלים של כדור הארץ, הבנה מדעית עמוקה יותר של הגורמים ושל התהליכים המשפיעים על אקלים כדור הארץ ושיפור בכוח המחשוב. המודלים הנוכחיים מצליחים לתאר היטב את התחממות כדור הארץ בעת האחרונה, בעיקר עקב פעילות האדם, ולחזות את אקלים כדור הארץ בעתיד הנראה לעין בהתאם לתרחישים שונים של פליטת גזי חממה.
בהרצאה ב-TED מדען האקלים ד"ר גווין שמידט (Schmidt), העובד בסוכנות החלל האמריקאית NASA, מסביר על מורכבות מודלי האקלים ועל התפתחותם לאורך השנים. לדבריו, מודלי האקלים נוגעים לתהליכים רבים, החל בתהליכים מיקרוסקופיים (למשל חלקיקים זעירים שזורעים את ענני הגשם) וכלה בתהליכים בקנה מידה גלובלי, וציר הזמן שלהם נע בין מילי-שניות ועד תהליכים שנמשכים אלפי ויותר שנים. המודלים הנוכחיים אינם יכולים להכיל את כל התמונה, אך רמת הפירוט עולה ומשתפרת עם הזמן. ד"ר שמידט מתאר את מודלי האקלים כפאזל, שכל אחד מחלקיו מבטא מודל מדעי אחר, כמו למשל זרימת החומר והאנרגיה בין אוקיינוסים וקרחונים, התפתחות עננים, השפעת רוחות על האוקיינוסים, קליטת ופליטת דו-תחמוצת הפחמן על ידי עצים במהלך חייהם ובכריתתם ועוד ועוד. החשוב הוא שהתמונה הכוללת של אקלים כדור הארץ מתקבלת רק מהמקבץ השלם של כל חלקי הפאזל. והתמונה עצמה יפה ומרשימה – כפי שאפשר להיווכח ויזואלית בהרצאה, שם הוא מראה כיצד מודלי האקלים חוזים את התנועות הסיבוביות הייחודיות של זרימת העננים באטמוספרה, כולל היווצרות סופות צייקלון.
מודלי האקלים אינם מושלמים, הוא מסביר, וכל מודל הוא קירוב של המציאות. השאלה היא אפוא אם המודלים עוזרים לנו להבין את התנהגות האקלים, ובפרט כיצד התחזיות של המודלים משתנות בתנאים שונים. לדבריו, המודלים של היום מסבירים היטב את תגובת המערכת לחור בשכבת האוזון, להתפרצויות של הרי געש המקטינות את קליטת חום השמש ולכן מקררות את כדור הארץ, לשינויים קלים במסלול כדור הארץ ועוד ועוד. וככל שהמודלים משתפרים, כך הם יכולים לענות על שאלות מורכבות יותר – כיצד אבק מהסהרה משפיע על היווצרות סופות טרופיות, איך זיהום האוויר באירופה משפיע על טמפרטורת הקרקע וכו'.
ויש כמובן את שאלת התחממות כדור הארץ עקב העלייה בגזי החממה, וכאן טמונה חשיבותם העיקרית של מודלי האקלים בעת הזאת. המודלים הקיימים מתארים היטב את התחממות כדור הארץ מאז תחילת העידן התעשייתי, ותרומתם העיקרית היא בתחזיות על העתיד – כיצד ימשיך וישתנה אקלים כדור הארץ עקב העלייה בריכוז גזי החממה.
העתיד אינו קבוע, אלא תלוי במידה רבה בנו, והמודלים מתארים את התפתחות אקלים כדור הארץ בתרחישים שונים. בשלהי ההרצאה ד"ר שמידט מדגיש כי אין די בפיתוח מודלים ובבחינת תרחישי אקלים שונים כתלות בהתנהגות האדם – קרי כמות גזי החממה שנפזר לאטמוספרה – וגורמים נוספים, אלא חובה עלינו לפעול ולבחור בדרך המתחשבת בתחזיות שמעמידים בפנינו המודלים. הוא מסיים בציטוט מדברי הכימאי ד"ר פרנק שרווד רולנד (Sherwood Roland) בטקס שבו קיבל את פרס נובל על ממצאיו בתחום דילול שכבת האוזון: "מה הטעם בפיתוח מדע ברמה המאפשרת תחזיות אם בסופו של דבר כל שאנו מוכנים לעשות הוא להמתין שיתגשמו".