Fenologi, studiet av fenomen eller händelser. Den tillämpas på registrering och undersökning av datum för återkommande naturhändelser (t.ex. en växts blomning eller en flyttfågels första eller sista framträdande) i förhållande till säsongsmässiga klimatförändringar. Fenologi kombinerar alltså ekologi med meteorologi.
Den väderfaktor som har störst inflytande på återkommande händelser i tempererade klimat är nästan alltid temperaturen; i tropiska områden kan det vara nederbörd, luftfuktighet eller någon annan faktor. Dagslängden, som fluktuerar under hela året men alltid är densamma på en enskild plats på samma datum varje år, bestämmer ofta det genomsnittliga datumet för naturhändelser men inte deras variation från år till år. När det gäller inhemska arter påverkas dessa lokala händelser av tidigare väderförhållanden i området; när det gäller migrerande djur påverkas ankomstdatumen mer av förhållandena i början av och under deras vandringar.
Fenologin omfattar förutom jämförelser av samma händelse under olika år på en och samma plats även studier av tidpunkterna för samma händelse på olika platser under samma år (när det handlar om skillnader i fråga om geografiskt läge, jordmån, lutning, skydd etc.) och av sekvensen av olika händelser på en och samma plats under årscykeln av klimatiska och biologiska förändringar. Fenologiska observationer är viktiga för jordbrukare och trädgårdsmästare och för biodlare som vill veta när nektarproducerande blommor har sin högsta produktion. Det bästa datumet för besprutning mot skadeinsekter, särskilt på fruktträd på våren, bestäms av blad- och blomknopparnas utvecklingsstadium, som varierar från år till år. Studiet och tillämpningen av detta är en gren av fenologin. Fenologiska register har också medicinska tillämpningar: de används till exempel för att bedöma blomningsperioderna för växter vars pollen orsakar hösnuva.
Och även om ordet fenologi (som inte bör förväxlas med frenologi, en pseudovetenskaplig praktik som bygger på tron att formen på den mänskliga skallen indikerar beteende) användes för första gången omkring 1862, började studien i England redan 1736, med Robert Marshams observationer av de säsongsmässigt återkommande händelserna med växter, insekter och fåglar i hans by i Norfolk. Marsham-registreringarna fortsatte av Roberts ättlingar fram till 1950 med undantag för ett uppehåll på 25 år. Före 1770 antecknade naturforskaren Gilbert White datum för den första förekomsten av 20 arter av flyttfåglar i Selbourne, Hampshire, England. År 1875 började Royal Meteorological Society of London organisera observationer av vissa växter, fåglar och insekter och publicerade en årsrapport fram till 1947. En kort historik över fenologin i Storbritannien gavs av J.E. Clark 1936.
I USA var en tidig fenologisk studie Jacob Bigelows Facts Serving to Show the Comparative Forwardness of the Spring Season in Different Parts of the United States (1817). År 1918 föreslog A.D. Hopkins i en artikel med titeln Bioclimatic Laws (Bioklimatiska lagar) en metod för att bestämma intervallet för när en säsongshändelse inträffar. Hans studie av jordbruks- och skogsförhållanden, särskilt i den nordvästra delen av USA, visade att om datumet för en vårhändelse var känt på en plats, så skulle det sannolika datumet för dess förekomst på andra platser under samma år vara fyra dagar senare för varje latitudgrad norrut, för varje femgradslängd österut och för varje höjdstigning på 122 meter. Höstens händelser skulle inträffa ungefär lika ofta tidigare. Hopkins använde sina lagar (med vissa empiriska korrigeringar) för att ge råd till jordbrukare om det bästa datumet för vissa jordbruksåtgärder, i förhållande till kända datum vid en viss försöksstation. Han föreslog till exempel det bästa datumet för att så vintervete, som skulle angripas av fruktflugor om det såddes för tidigt och som skulle drabbas av frost om det såddes för sent. Hans lagar var värdefulla i de relativt enkla väderförhållandena i Mellanvästern, där vårisotermerna rör sig mot nordost ungefär i den takt som han angav, men de gäller inte för områden där klimatförändringarna är mycket mer komplicerade. På de brittiska öarna till exempel inträffar vissa vårhändelser tidigare i norr än i söder. Detta beror på de ovanliga klimatförhållandena, inklusive inflytandet från Atlanten och Golfströmmen, som gör att januarimedeltemperaturen i norra Skottland och västra Irland är lika hög som i södra Frankrike. I allmänhet är våren i Storbritannien tidigare i väster än i öster.