Dự báo thời tiết hiện đại dựa trên phương pháp dự báo thời tiết số. Máy tính giải các phương trình toán học mô tả chuyển động khí quyển, nhiệt độ, độ ẩm và áp suất, bắt đầu từ những quan sát tốt nhất hiện có.

Bầu khí quyển được chia thành một lưới ba chiều. Tại mỗi điểm lưới, mô hình tính toán sự thay đổi của các biến số trong các bước thời gian ngắn. Quá trình này được lặp lại theo thời gian để tạo ra dự báo. Độ phân giải cao hơn và vật lý phức tạp hơn giúp cải thiện độ chính xác nhưng đòi hỏi sức mạnh tính toán lớn hơn.

Các hệ thống mô phỏng tổ hợp chạy nhiều phiên bản hơi khác nhau của mô hình để ước tính độ bất định. Mô hình toàn cầu bao phủ toàn bộ hành tinh; mô hình khu vực tập trung vào các khu vực nhỏ hơn với độ chi tiết cao hơn. Việc liên tục tích hợp dữ liệu giúp các mô hình luôn phù hợp với các quan sát mới nhất.

• Sử dụng các mô hình toán học trên máy tính.
• Bắt đầu từ những quan sát hiện tại
• Đưa ra dự báo từ vài giờ đến vài tuần trước.
• Bao gồm các phương pháp tập hợp để xử lý sự không chắc chắn.