大氣環流模型 (GCM) 是一種氣候模型。 它采用了行星大氣或海洋大氣環流的數學模型。 它使用旋轉球體上的 Navier-Stokes 方程以及各種能源（輻射、潛熱）的熱力學項。 這些方程式是用于模擬地球大氣層或海洋的計算機程序的基礎。 大氣和海洋 GCM（AGCM 和 OGCM）以及海冰和陸地表面成分是關鍵成分。

GCM 和全球氣候模型用于天氣預報、了解氣候和預測氣候變化。

為十年到世紀時間尺度的氣候應用而設計的版本最初是由位于新澤西州普林斯頓的地球物理流體動力學實驗室 (GFDL) 的 Syukuro Manabe 和 Kirk Bryan 創建的。 這些模型基于各種流體動力學、化學和有時是生物方程的整合。

首字母縮略詞 GCM 最初代表 General Circulation Model。 最近，第二個含義開始使用，即全球氣候模型。 雖然它們指的不是同一件事，但大氣環流模型通常是用于模擬氣候的工具，因此這兩個術語有時可以互換使用。 然而，術語全球氣候模型是模棱兩可的，可能是指一個包含多個組件的綜合框架，包括大氣環流模型，或者可能是指使用各種方法以數學方式表示氣候的一般類別的氣候模型。

1956 年，諾曼·菲利普斯 (Norman Phillips) 開發了一個數學模型，可以真實地描繪對流層的月度和季節模式。 它成為xxx個成功的氣候模型。 在 Phillips 的工作之后，幾個小組開始著手創建 GCM。 NOAA 地球物理流體動力學實驗室于 1960 年代末開發了xxx個結合海洋和大氣過程的系統。 到20世紀80年代初，美國國家大氣研究中心開發了社區大氣模型； 這個模型一直在不斷完善。 1996 年，開始努力模擬土壤和植被類型。 后來哈德利氣候預測和研究中心的 HadCM3 模型耦合了海洋-大氣元素。 80 年代中期增加了重力波的作用。 需要重力波來準確模擬區域和全球尺度的環流。

大氣 (AGCM) 和海洋 GCM (OGCM) 可以耦合形成大氣-海洋耦合大氣環流模型（CGCM 或 AOGCM）。 隨著海冰模型或陸地蒸散模型等子模型的添加，AOGCM 成為完整氣候模型的基礎。

三維（更準確地說是四維）GCM 將離散方程應用于流體運動，并及時對這些方程進行積分。 它們包含過程的參數化，例如在太小而無法直接解析的尺度上發生的對流。

一個簡單的大氣環流模型 (SGCM) 由一個動態核心組成，該核心將溫度等屬性與壓力和速度等其他屬性相關聯。 示例是求解原始方程的程序，給定能量輸入和能量耗散，形式為與尺度相關的摩擦，因此具有最高波數的大氣波衰減xxx。 此類模型可用于研究大氣過程，但不適用于氣候預測。

大氣 GCM (AGCM) 使用施加的海面溫度 (SST) 對大氣進行建模（通常也包含地表模型）。 它們可能包括大氣化學。

AGCM 由一個動態核心組成，該核心集成了流體運動方程，通常用于：

• 表面壓力
• 層中速度的水平分量
• 分層的溫度和水蒸氣
• 輻射，分為太陽/短波和地面/紅外/長波
• 參數：
  • 對流
  • 地表過程
  • 反照率
  • 水文學
  • 云蓋
• 

GCM 包含作為時間函數的預測方程（通常是風、溫度、濕度和表面壓力）以及根據它們在特定時間段內評估的診斷方程。 作為示例，可以通過將流體靜力方程應用于預測的表面壓力和表面與感興趣高度之間的溫度的預測值來診斷任何高度處的壓力。 壓力用于計算風的時間相關方程中的壓力梯度力。

OGCM 模擬海洋（施加來自大氣的通量）并且可能包含海冰模型。 比如HadOM3的標準分辨率是經緯度1.25度，垂直20級。