根据气候监测结果，对气候变化、气候异常的特点及成因进行分析。

20世纪70年代“诊断”一词引入气候学，主要是利用各类资料分析气候变化和气候异常的规律，通过观测分析与理论研究结果，提高对不同圈层间的相互作用、相互影响过程和机理的认识，来揭示气候变化和气候异常的机制。随着气候研究资料、研究手段和研究内容的不断丰富，气候诊断的含义、内容和方法也不断得到拓展。

气候诊断主要包含气候变化的诊断、气候变化成因的检测、气候异常的监测诊断和气候异常机制的诊断等。

（1）气候变化的诊断：主要是通过各种统计分析工具，研究区域性和全球性气候变化的时空分布特征、演变规律以及气候异常变化的程度。

（2）气候变化成因的检测：主要是利用各种统计分析工具、各类气候模式模拟试验，检测气候变化的原因。

（3）气候异常的监测诊断：主要是通过一些统计指标判断气候状态、气候事件的异常程度。

（4）气候异常机制的诊断：主要是通过各种统计动力分析、气候控制试验、气候敏感性试验等手段，研究气候系统及其各成员之间的相互作用、相互影响过程，揭示气候异常形成的机制。

气候诊断的研究方法有很多，主要有：（1）统计方法：通过各种统计分析方法对气候变化和气候异常及其成因做出合理的判断，包括相关分析、正交函数分析、谱分析、小波分析、奇异值分解和神经网络等；（2）气候模式试验：通过各种简单及复杂气候模式进行气候控制试验、气候敏感性试验，检测不同尺度气候变化的原因；（3）动力－统计结合方法：如随机动力模式、平衡反馈方法等。