Existen múltiples definiciones de cambio climático, pero todas ellas hacen referencia a un cambio en el clima que perdura en un largo periodo de tiempo, usualmente varias décadas. Esta última característica diferencia un cambio climático de la variabilidad climática. La variabilidad climática es un término que se acuña a fluctuaciones del estado medio de la atmósfera o del clima que duran más que un evento meteorológico, pero menos que un cambio climático. Un ejemplo clásico de variabilidad climática es El Niño-Oscilación del Sur, conocido simplemente como El Niño. Este fenómeno tiene una fase positiva y una fase negativa, y cada fase se extiende 1 o 2 años, es decir, la perturbación del clima dura solo 1 o 2 años. Después de la perturbación el clima vuelve a una condición promedio o cambia de fase. A diferencia de la variabilidad climática, un cambio climático es un fenómeno que se extiende por más tiempo y se origina por lo general por fenómenos externos al sistema climático. Los causantes de cambios climáticos son cambios en la cantidad de energía que emite el Sol, cambios en la forma geométrica de la órbita del planeta y procesos internos del planeta que generan cambios tectónicos, orográficos o volcánicos en superficie.