長序列氣候要素觀測值的有規律變化。氣候變遷通過這種變化得以反映。人們在研究長期氣候的基礎上，提出多種氣候週期，包括全球氣候週期和某一地區的氣候週期。例如，熱帶平流層風系變化的26個月週期、埃爾尼諾（El Niño）的3.5年週期、溫度和降水等以35年為週期變化的佈呂克納週期等。與太陽活動有關的氣候週期有5～6年、11年、22年、80～90年和180年等週期。由於氣象觀測紀錄年代的限制，較長的週期尚難以做到足夠的重現，同時氣候週期本身也不很嚴格。研究氣候週期期對於氣候預測和預防氣候災害有重要意義。