La modelització numèrica de l'atmosfera consisteix en obtenir una predicció objectiva de l'estat futur de l'atmosfera resolent un sistema d'equacions que descriuen l'evolució de les variables atmosfèriques (temperatura, vent, humitat...) que defineixen l'estat de l'atmosfera. Els models són diferents entre ells en el tipus d'aproximacions i suposicions que fem en aplicar les equacions, en la seva resolució matemàtica i en els paràmetres que es consideren.
En Climatologia, l'ús d'un model és imprescindible per fer pronòstics meteorològics i per intentar preveure les conseqüències dels possibles canvis climàtics a mig i llarg termini.
Històricament, els meteoròlegs per a la seva realització divideixen l'atmosfera en capes i cada capa en una quadrícula, generant així un retícul de cel·les en tres dimensions. Després, introdueixen en cada una de les cel·les dades de temperatura i pressió i equacions que expressen com podrien variar aquestes dades segons les condicions generals i les dades de les cel·les veïnes. Aquests models eren útils per a prediccions del clima a curt termini.
Els seus successors han estat els actuals GCM (Global Circulation Models). Gràcies als avenços informàtics, aquests nous models són capaços de processar cascades de dades, que procedeixen d'una cada vegada més amplia xarxa de satèl·lits i estacions de control remot. Poden modelar l'atmosfera del món amb un nivell de detall sorprenent. Però una cosa és predir que demà plourà i una altra saber si haurà moltes sequeres durant els propers 50 anys.