Связь метеорологии с другими науками. 
Деление на научные дисциплины

При изучении атмосферы приходится опираться на ряд законов, установленных другими науками. В метеорологии особенно широко используются законы физики, в первую очередь таких ее разделов, как учение о теплоте, об электромагнитных колебаниях, о строении вещества. Для изучения метеорологии необходимо знать основы математики, теоретической механики, гидромеханики, географии и астрономии. Поскольку атмосферные процессы тесно связаны с процессами, происходящими в земной коре и водной оболочке, то отсюда ясна связь метеорологии с такими науками, как геофизика, физика моря, океанология и гидрология, с которыми ее роднит общность многих научных и практических задач.

Развитие метеорологии как науки привело к оформлению отдельных крупных ее разделов в самостоятельные научные дисциплины. Они различаются между собой изучаемыми объектами и особенностями методики их исследования (первый принцип деления метеорологии). К таким дисциплинам относятся:

Физика атмосферы (или общая метеорология) — учение об общих закономерностях атмосферных явлений и процессов. Она изучает структуру атмосферных явлений, устанавливает связь между метеорологическими величинами и явлениями, вскрывает внутренние закономерности этих явлений. Кроме того существует деление физики атмосферы на такие самостоятельные разделы, как динамика атмосферы, физика пограничного слоя, физика верхней атмосферы, физика облаков и осадков, учение о лучистой энергии Солнца и Земли (актинометрия), атмосферная оптика и атмосферное электричество.

Синоптическая метеорология—учение о закономерностях распределения и изменения погоды на больших площадях и методах ее предсказания. В основе этой дисциплины лежит синоптический метод, заключающийся в анализе атмосферных процессов с помощью синоптических карт, или карт погоды которые представляют собой географические карты с нанесенными, на них данными метеорологических наблюдений во многих точках обозреваемой территории. Оформились две научные дисциплины —долгосрочные прогнозы погоды и гидродинамические (численные) методы предсказания погоды.

Долгосрочным называют прогноз погоды, составляемый на промежуток времени не менее 3 суток. В основе гидродинамических методов прогноза погоды лежат системы уравнений, описывающие изменение атмосферных процессов и явлений во времени и пространстве. Решение этих систем осуществляется с помощью численных методов, а расчет искомых величин выполняется на ЭВМ большого быстродействия и памяти.

Климатология — учение о закономерностях формирования климата в различных географических районах и его колебаниях. Климатом называют многолетний, характерный для данного района режим погоды.

В соответствии со вторым принципом — использования установленных в метеорологии закономерностей и данных наблюдений для удовлетворения нужд различных отраслей экономики — в составе метеорологической науки оформилась серия прикладных дисциплин, таких, как авиационная метеорология, агрометеорология, морская метеорология, медицинская метеорология и др.

Теоретические основы измерения метеорологических величин и наблюдения за атмосферными явлениями составляют содержание научной дисциплины технические средства метеорологической службы. В составе этой дисциплины сформировались самостоятельные разделы, как радиометеорология и спутниковая метеорология.

Одной из особенностей атмосферы является неоднородность ее свойств в пространстве и изменчивость их во времени. Это объясняется весьма сложным характером взаимодействия атмосферы с земной поверхностью, с космической средой и с Солнцем. Непосредственно от Солнца атмосфера нагревается мало. В основном солнечная радиация поглощается земной поверхностью. Атмосфера же нагревается главным образом от земной поверхности. Неоднородность земной поверхности и различие в притоке солнечной радиации в разных географических районах создают неравномерность в нагревании воздуха, что приводит к возникновению движений в атмосфере, которые в свою очередь способствуют перераспределению тепла.

Вторая особенность атмосферных процессов связана с наличием водяного пара в атмосфере. При определенных условиях водяной пар конденсируется, образуются туманы и облака. Облака же в свою очередь служат источником многих атмосферных явлений — осадков, гроз и целого ряда оптических явлений. Облака, кроме того, существенно изменяют энергетические ресурсы в атмосфере, поскольку при конденсации водяного пара выделяется большое количество тепла, а появление облаков заметно понижает приток солнечной радиации к земной поверхности и уменьшает потерю тепла ею за счет излучения. Эти особенности чрезвычайно осложняют изучение атмосферных процессов и их предсказание.

Третья особенность атмосферных процессов состоит том, что в каждый момент времени они развиваются над всей территорией земного шара. Это требует соответствующей организации наблюдений за состоянием атмосферы. Во всех государствах мира организована сеть метеорологических станций, космические наблюдения Их достоинство заключается и том, что они могут охватить наблюдением практически всю территорию земного шара.

Наконец, четвертой особенностью атмосферных процессов является их многомасштабность. Масштаб (размер) атмосферных явлений и процессов изменяется от нескольких метров до многих тысяч километров. Если же учесть процессы образования облаков и осадков, то этот интервал масштабов необходимо расширить в сторону меньших размеров до 10−6—10−7 м (таковы размеры зародышевых капель). Так, отдельные облака, смерчи и др. имеют размеры от нескольких десятков метров до 100 км, облачные системы фронтов, воздушные массы, циклоны и антициклоны — от сотен километров до 1000 -2000 км. Наиболее крупными объектами являются спиралеобразные облачные системы, открытые с помощью ИСЗ, струйные течения и так называемые длинные волны, масштаб которых сравним с радиусом Земли.