La meteorología y la climatología estudian la atmósfera desde varias perspectivas. Por un lado, describen las condiciones generales del tiempo atmosférico en una zona y época concretas. Por otro, investigan el comportamiento de las grandes masas de aire con el fin de establecer leyes generales respecto a su influencia sobre otros factores.
Finalmente, analizan cada uno de estos factores particulares (temperatura, presión, humedad, … ) con el fin de descubrir las leyes que los gobiernan y poder hacer una previsión del tiempo acertada.
Las predicciones meteorológicas se realizan con el objetivo fundamental de determinar el estado futuro de la atmósfera. Para conseguirlo, se utilizan modelos matemáticos llamados modelos de predicción meteorológica. Tanto los métodos como los factores que influyen en estos son desconocidos para la mayoría del público
La meteorología tiene diversas aplicaciones prácticas, además de las evidentes. Por ejemplo, la meteorología aeronáutica se especializa en todo lo que afecta al tráfico aéreo; la meteorología agraria pretende predecir las condiciones adecuadas para las distintas labores agrícolas; la meteorología médica estudia la influencia de los factores atmosféricos sobre la salud humana.
Para poder realizar la predicción, al modelo se le proporcionan las condiciones iniciales sobre la malla regular que se ha descrito brevemente al principio. Además, se debe proporcionar al modelo condiciones de contorno, es decir, condiciones sobre el comportamiento de la atmósfera en los límites, tanto laterales como superior e inferior.
En este punto, el modelo está listo para realizar la predicción. El proceso de predicción consiste en avanzar pequeños pasos de tiempo, normalmente segundos o minutos, y en resolver las ecuaciones en cada uno de estos pasos para cada punto de la malla tridimensional, obteniendo así sucesivos estados de la atmósfera. Este proceso se repite hasta llegar al instante deseado de tiempo, donde se obtiene la predicción final, conocido como horizonte de pronóstico. Cabe destacar, además, que hay procesos físicos, como es el caso de la lluvia, que no son resueltos de forma explícita por los modelos, por lo tanto se necesita de un post-proceso de los datos donde se parametrizan estos procesos físicos.