科學進步
太陽給赤道地區(qū)提供的熱量超過了給兩極地區(qū)提供的熱量，大氣和海洋應對這種不平衡現(xiàn)象的方式是重新分配地球所捕獲的能量，由此出現(xiàn)的風況是由地球繞傾斜軸自轉、熱力學和物理學基本規(guī)律以及復雜系統(tǒng)的非線性特性 共同作用形成的，這種形勢就是天氣。
到了20世紀80年代，科學工作者對海洋和平流層（對流層之上產生天氣現(xiàn)象的大氣層）影響天氣的方式有了日益精確的認識。海洋比大氣存儲的熱量更多，存儲的時間更長，并將夾帶著水分的熱量傳輸?shù)酱髿庵?。平流層過程包含與臭氧層相關的過程，可對平流層的循環(huán)產生影響，并可與下方對流層中的風產生交互作用。
除了依靠觀測，科學工作者還通過創(chuàng)建數(shù)值模式，動態(tài)模擬大氣行為，研究天氣。這些數(shù)值天氣預報模式通過系列數(shù)學方程，描述云況、降水、風況、氣溫、氣壓等天氣變量的演變方式和彼此交互方式，處理全球的天氣觀測資料。隨著對地球系統(tǒng)的科學認識不斷進步，科學工作者也在不斷完善這些模型。然后，預報人員利用其專業(yè)知識和實際經驗，解釋模式針對其所負責的區(qū)域或地區(qū)所呈現(xiàn)出來的意思，并告知公眾。
與此同時，在過去的幾十年中，有關氣候變率和氣候變化的科學也已取得長足進步。通常，氣候的定義是較長一段時間（通常為30年）內的平均天氣。氣候科學工作者努力通過研究氣溫、降水和風暴的季、年、十年、百年或千年的總體變化，預測氣候變化。氣候是隨著地球上陸地、海洋、河流、湖泊、冰川、冰帽、森林等生態(tài)系統(tǒng)的自然和人為變化與變動形成的，并受到二氧化碳等溫室氣體水平變化的影響，因為紅外輻射經太陽加熱后會從地球反射回空間，這類氣體通過吸收紅外輻射可控制自然能量流經氣候系統(tǒng)的方式。
加深對氣候的理解有助于更好地了解天氣，反之亦然。例如，對氣候變化改變風暴等極端事件形勢和頻率的方式方面獲得的新見解將有助于提高天氣分析和預測水平。提高對天氣事件和趨勢的觀測和研究水平將有助于對氣候模式和預測進行微調。
延伸預報
上個世紀80年代以前，氣象工作者通常只能提供兩至三天的預報。當前的預報已延伸至五天、甚至十天，且比幾十年前的短期預報更為可靠。進一步的改進正在醞釀之中。
舉例來說，科學工作者正在合作開展一個名為“觀測系統(tǒng)研究與可預報性試驗（THORPEX）”的項目，目的是將高影響天氣事件的預報延長至 兩個星期，并測試下一代預報產品。十大預報中心為了支持THORPEX，正在向其提供集合預報，里面含有多達20多個風暴潛在路徑模擬結果，這樣就可以為各種可能路徑分配概率。反過來，預報人員可利用這些概率驗證其產品和服務是否有益，下一步，還能改進對高影響天氣事件的早期預警。
天氣界和氣候界正日益攜手，共同提高其預測水平。其目的是要提高預報的可靠性和實用性，超越目前認為可能達到的水平，這方面的工作包括實現(xiàn)天氣氣候之間的連續(xù)性、一體化，在此基礎上，再探索實現(xiàn)無縫化的天氣和氣候預測。天氣預報和氣候預測通常被視為獨立的科學學科。然而愈來愈多的人認為，從概念上看，天氣和氣候之間的傳統(tǒng)界限是人為界定的。
濤動和遙相關
通過提高觀測和計算能力，科學工作者已在探測和了解天氣氣候系統(tǒng)的大形勢和大周期方面取得了長足進步。上世紀80年代和90年代，國際上為提高觀測水平，更好地了解海洋與大氣之間的交互作用方式開展了重大活動，進而大大提高了我們預測熱帶等地區(qū)季節(jié)形勢的能力。
其中最重要的形勢是厄爾尼諾/南方濤動（ENSO）。ENSO是熱帶太平洋地區(qū)大氣與海洋之間相互作用的產物。在厄爾尼諾階段，南美洲秘魯海岸附近的海面溫度高于正常水平；在拉尼娜階段，上述溫度低于正常水平。
通過“遙相關”，ENSO與世界各地的重大氣候波動發(fā)生聯(lián)系。比如，在厄爾尼諾事件期間，北美部分地區(qū)往往出現(xiàn)暖冬，而其他部分則變得清涼、多雨；東部非洲通常雨水偏多，而南部和中部非洲、東南亞和澳大利亞北部則往往比常年更為干旱。從12月到次年2月，拉尼娜事件常常導致秘魯和智利沿海地區(qū)干旱、巴西北部比常年更加濕潤。
科學工作者已發(fā)現(xiàn)影響氣候的還有其他大尺度濤動。北大西洋濤動是中心位置位于大西洋中部的高壓系統(tǒng)和中心位置位于北極附近的低壓系統(tǒng)之間的壓力波動。它控制著橫跨北大西洋的西風和風暴路徑的風向及強度。兩個系統(tǒng)之間巨大的壓差往往使橫跨大西洋的西風濕度更大，給歐洲帶來了涼爽的夏天、溫和的冬天和頻繁的降雨。當壓力梯度較低、風力薄弱或受到抑制，更多天氣現(xiàn)象會來自歐洲大陸的東部；夏季往往更加炎熱，冬季更加寒冷，降水更為減少。非洲北部和北美東部的天氣也會受到北大西洋濤動的影響。
如此不斷深入對大氣、海洋和地表相互作用、產生濤動和遙相關的認識，可以用于改進天氣和氣候預報。隨著科學工作者對氣候系統(tǒng)的不斷研究，其將更有信心探究此類大型氣候形勢及其影響。這樣做又繼而為采取有效措施、保護生命和財產免受極端天氣和氣候事件的影響爭取到更多的準備時間。
