Beschrijving van de bewegingen in de atmosfeer aan de hand van een stelsel van wiskundige en natuurkundige vergelijkingen. Aangezien de luchtbewegingen in de atmosfeer een sterke overeenkomst vertonen met vloeistofbewegingen, kan van dezelfde natuurkundige wetten gebruik gemaakt worden als in de hydrodynamica.
1. De tweede wet van Newton, zoals: F = m * a
Het product van de massa m en de versnelling van een lichaam a is gelijk aan de resulterende kracht F die op het lichaam werkt.
Deze wet geldt in de drie bewegingsrichtingen van een xyz-stelsel. De verplaatsingen van luchtdeeltjes worden met deze vergelijking beschreven.
2. De wet van behoud van energie (thermodynamische vergelijking).
In een gesloten systeem verandert de hoeveelheid energie niet.
dI = Q + W. De verandering van de inwendige energie dI is gelijk aan de opgenomen warmte Q plus de arbeid W die op het systeem wordt uitgeoefend.
3. De wet van behoud van massa (continuïteitsvergelijking).
In een gesloten systeem blijft de massa gelijk.
∂ = ∂ over ∂t
De verandering van de massa dm in de tijd ∂t is gelijk aan nul.
4. De ideale gaswet.
p = n R T. Het verband tussen de druk p van een constante hoeveelheid ideaal gas en de absolute temperatuur T. R is de zgn. gasconstante en het symbool n (rho) de dichtheid.
Met de tweede wet van Newton in de drie bewegingsrichtingen (x, y, z), de wet van behoud van energie, de wet van behoud van massa en de zgn. ideale gaswet is een stelsel van zes basisvergelijkingen verkregen, waarmee de algemene toestand van de atmosfeer kan worden beschreven. Modellen werken in het algemeen met een rooster, dat op diverse niveaus als het ware over het doelgebied heen wordt gelegd. Bij globale modellen is dat de gehele aardbol. De snijpunten heten gridpunten. Voor al die snijpunten wordt eerst een analyse gemaakt en daarna in vastgelegde tijdstappen naar de toekomst doorgerekend. In de moderne meteorologie is de computer een vrijwel onmisbaar gereedschap geworden. Maar het blijft toch in de meeste gevallen de meteoroloog die computeruitvoer interpreteert en tezamen met veel andere informatie bewerkt tot een weersverwachting. Er zijn vele computermodellen beschikbaar. O.m. modellen die prognoses geven voor ontwikkelingen en verplaatsingen van druksystemen, isobarenpatronen, wind, neerslag, bewolking en verticale bewegingen. Ook de klimatologie maakt voor het onderzoek naar mogelijke klimaatveranderingen veelvuldig gebruik van modellen. Klimaten worden nagebootst en alle mogelijke milieu-effecten ten gevolge van luchtvervuiling bestudeerd. Tegenwoordig heeft de meteoroloog de keus uit modellen van velerlei oorsprong. Naast het Europees Centrum te Reading (ECMWF) hebben ook ondermeer de Engelse, de Duitse, de Franse en de Amerikaanse weerdiensten eigen meteorologische modellen, op grote en kleine schaal, ontwikkeld. Meteorologen leggen graag meerdere modellen naast elkaar voor onderlinge vergelijking omdat de diverse modellen zo hun eigen eigenschappen hebben. In bepaalde omstandigheden presteert de ene n‚t iets beter dan de andere.
Zie ook: dynamische meteorologie
Zie ook: ECMWF-model
Zie ook: fysische meteorologie
Zie ook: numerieke meteorologie
