L'OMM fournit un large éventail de contributions scientifiques et techniques à la Convention-cadre des Nations Unies sur les changements climatiques (CCNUCC) de 1992, qui représente la principale instance mondiale de collaboration internationale et d'action en faveur du climat. Dans ce cadre, l'OMM présente des rapports, notamment celui sur l'état du climat mondial et le Bulletin sur les gaz à effet de serre, à la Conférence des Parties (COP), l'organe décisionnel suprême de la Convention. En soutenant et coordonnant un grand nombre de systèmes d'observation et de réseaux de recherche sur lesquels se fonde la climatologie, l'OMM souligne la nécessité que les gouvernements s'attaquent à la question du changement climatique.
En décembre 2015, les Parties à la CCNUCC ont adopté l'Accord de Paris, définissant une trajectoire mondiale pour la réduction des émissions de gaz à effet de serre et le renforcement de la résilience climatique. L'objectif central de l'Accord de Paris vise à contenir, au cours du siècle, l’élévation de la température moyenne de la planète nettement en dessous de 2 °C par rapport aux niveaux préindustriels et à poursuivre l’action menée pour limiter l’élévation des températures à 1,5 °C. L’Accord de Paris vise également à renforcer les capacités des pays à faire face aux répercussions des changements climatiques. L'Accord est entré en vigueur le 4 novembre 2016.
A top-level delegation from WMO attended COP28 in Dubai, United Arab Emirates, from 30 November to 12 December 2023. COP28 was a milestone moment for global climate action.
Afin d'accomplir son mandat dans le domaine de la variabilité du climat et du changement climatique, l'OMM:
Rend compte à la COP des derniers progrès et des futurs projets concernant les systèmes d'observation et les programmes de recherche à l'appui de la mise en œuvre de l'article 5 de la Convention-cadre des Nations Unies sur les changements climatiques;
Coordonne le Système mondial intégré des systèmes d'observation de l'OMM (WIGOS), qui rassemble des instruments basés dans l'espace, dans l'atmosphère, sur terre et sur mer pour surveiller l'atmosphère terrestre, les surfaces océaniques et terrestres ainsi que le cycle de l'eau;
Assure le fonctionnement du Système d'information de l'OMM (SIO), qui permet de gérer et d'échanger des données et des informations sur le temps, le climat et l'eau;
Pilote le Cadre mondial pour les services climatologiques (CSMC) du système des Nations Unies, un partenariat mondial de gouvernements et d’organisations qui offrent et exploitent des services d'information sur le climat afin de faire face aux risques climatiques et de s'y adapter;