การพยากรณ์อากาศหรือการทำนายสภาพอากาศคือการประยุกต์ใช้วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีเพื่อทำนายสภาวะของบรรยากาศณ สถานที่และเวลาที่กำหนด มนุษย์พยายามพยากรณ์อากาศอย่างไม่เป็นทางการมานานหลายพันปีแล้ว และเริ่มพยากรณ์อย่างเป็นทางการตั้งแต่ศตวรรษที่ 19 เป็นต้นมา

การพยากรณ์อากาศทำได้โดยการรวบรวมข้อมูลเชิงปริมาณเกี่ยวกับสถานะปัจจุบันของบรรยากาศ พื้นดิน และมหาสมุทร และใช้อุตุนิยมวิทยาเพื่อคาดการณ์ว่าบรรยากาศจะเปลี่ยนแปลงอย่างไรในสถานที่ที่กำหนด ในอดีต การพยากรณ์อากาศต้องคำนวณด้วยตนเองโดยอาศัยการเปลี่ยนแปลงของความดันบรรยากาศสภาพอากาศปัจจุบัน และสภาพท้องฟ้าหรือปริมาณเมฆเป็นหลัก แต่ปัจจุบันการพยากรณ์อากาศอาศัยแบบจำลองคอมพิวเตอร์ที่คำนึงถึงปัจจัยทางบรรยากาศหลายประการ^{[ 1 ]}ยังคงต้องมีการป้อนข้อมูลจากมนุษย์เพื่อเลือกแบบจำลองที่ดีที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้เพื่อใช้เป็นพื้นฐานในการพยากรณ์ ซึ่งเกี่ยวข้องกับทักษะการจดจำรูปแบบการเชื่อมโยงระยะไกลความรู้เกี่ยวกับประสิทธิภาพของแบบจำลอง และความรู้เกี่ยวกับอคติของแบบจำลอง

ความไม่แม่นยำของการพยากรณ์เกิดจาก ธรรมชาติ ที่วุ่นวายของชั้นบรรยากาศ พลังการคำนวณมหาศาลที่จำเป็นในการแก้สมการที่อธิบายชั้นบรรยากาศ พื้นดิน และมหาสมุทร ข้อผิดพลาดในการวัดเงื่อนไขเริ่มต้น และความเข้าใจที่ไม่สมบูรณ์เกี่ยวกับกระบวนการในชั้นบรรยากาศและกระบวนการที่เกี่ยวข้อง ดังนั้น การพยากรณ์จึงมีความแม่นยำน้อยลงเมื่อความแตกต่างระหว่างเวลาปัจจุบันกับเวลาที่ทำการพยากรณ์ (ช่วงเวลาของการพยากรณ์) เพิ่มขึ้น การใช้แบบจำลองหลายแบบและการเห็นพ้องต้องกันของแบบจำลองช่วยลดข้อผิดพลาดและสร้างความมั่นใจในการพยากรณ์ได้

การพยากรณ์อากาศมีประโยชน์หลากหลายด้านการเตือนภัยสภาพอากาศมีความสำคัญเพราะใช้เพื่อปกป้องชีวิตและทรัพย์สิน การพยากรณ์อุณหภูมิและปริมาณน้ำฝนมีความสำคัญต่อภาคเกษตรกรรม และต่อผู้ค้าในตลาดสินค้าโภคภัณฑ์ บริษัทสาธารณูปโภคใช้การพยากรณ์อุณหภูมิเพื่อประเมินความต้องการในอีกไม่กี่วันข้างหน้า ในชีวิตประจำวัน ผู้คนจำนวนมากใช้การพยากรณ์อากาศเพื่อตัดสินใจว่าจะสวมอะไรในแต่ละวัน เนื่องจากกิจกรรมกลางแจ้งถูกจำกัดอย่างมากจากฝนตกหนัก หิมะ และลมหนาวการพยากรณ์อากาศจึงสามารถใช้ในการวางแผนกิจกรรมต่างๆ รอบเหตุการณ์เหล่านี้ และวางแผนล่วงหน้าเพื่อเอาตัวรอดจากเหตุการณ์เหล่านั้นได้

การพยากรณ์อากาศเป็นส่วนหนึ่งของเศรษฐกิจ ตัวอย่างเช่น ในปี 2552 สหรัฐอเมริกาใช้เงินประมาณ 5.8 พันล้านดอลลาร์ในการพยากรณ์อากาศ ซึ่งก่อให้เกิดผลประโยชน์ที่คาดการณ์ไว้ถึงหกเท่า^{[ 2 ]}

ใน 650 ปีก่อนคริสตกาล ชาวบาบิโลนทำนายสภาพอากาศจากรูปแบบของเมฆและโหราศาสตร์ในราว 350 ปีก่อนคริสตกาล อริสโตเติลได้อธิบายรูปแบบของสภาพอากาศในหนังสืออุตุนิยมวิทยา^{[ 3 ]}ต่อมาธีโอฟราสตัสได้รวบรวมหนังสือเกี่ยวกับการพยากรณ์อากาศที่เรียกว่าหนังสือแห่งสัญญาณ^{[ 4 ]}ความรู้เกี่ยวกับการพยากรณ์อากาศของจีนมีมาอย่างน้อยตั้งแต่ 300 ปีก่อนคริสตกาล^{[ 5 ]}ซึ่งเป็นช่วงเวลาเดียวกับที่นักดาราศาสตร์ชาวอินเดีย โบราณ พัฒนาวิธีการพยากรณ์อากาศ^{[ 6 ]}ในพระคัมภีร์ใหม่พระเยซูทรงกล่าวถึงการถอดรหัสและทำความเข้าใจรูปแบบของสภาพอากาศในท้องถิ่น โดยตรัสว่า “เมื่อถึงเวลาเย็น พวกท่านก็พูดว่า ‘อากาศจะดี เพราะท้องฟ้าเป็นสีแดง’ และในตอนเช้าก็พูดว่า ‘วันนี้จะมีพายุ เพราะท้องฟ้าเป็นสีแดงและมืดครึ้ม’ พวกท่านรู้วิธีตีความลักษณะของท้องฟ้า แต่พวกท่านไม่สามารถตีความสัญญาณแห่งกาลเวลาได้” ^{[ 7 ]}

ในปี ค.ศ. 904 Ibn Wahshiyya ได้แปลงานเขียน เรื่องการเกษตรของ ชาวนาบาเทียน เป็นภาษาอาหรับจากงานเขียนภาษาอราเมอิก ก่อนหน้านี้ ^{[ 8 ]}กล่าวถึงการพยากรณ์อากาศโดยอาศัยการเปลี่ยนแปลงของบรรยากาศและสัญญาณจากการเปลี่ยนแปลงของดวงดาว สัญญาณของฝนโดยอาศัยการสังเกตเฟสของดวงจันทร์และการพยากรณ์อากาศโดยอาศัยการเคลื่อนที่ของลม^{[ 9 ]}

วิธีการพยากรณ์อากาศในสมัยโบราณมักอาศัยรูปแบบเหตุการณ์ที่สังเกตได้ ซึ่งเรียกอีกอย่างว่าการจดจำรูปแบบ ตัวอย่างเช่น มีการสังเกตว่าหากพระอาทิตย์ตกดินเป็นสีแดงเป็นพิเศษ วันรุ่งขึ้นมักจะมีอากาศดี ประสบการณ์นี้สะสมมาหลายชั่วอายุคนจนก่อให้เกิดตำนานเกี่ยวกับสภาพอากาศอย่างไรก็ตาม การพยากรณ์เหล่านี้ไม่ได้น่าเชื่อถือทั้งหมด และหลายกรณีก็พบว่าไม่สามารถผ่านการทดสอบทางสถิติอย่างเข้มงวดได้^{[ 10 ]}

จนกระทั่งมีการประดิษฐ์โทรเลขไฟฟ้าในปี พ.ศ. 2478 ยุคสมัยใหม่ของการพยากรณ์อากาศจึงเริ่มต้นขึ้น^{[ 11 ]}ก่อนหน้านั้น ความเร็วสูงสุดที่รายงานสภาพอากาศจากระยะไกลสามารถเดินทางได้คือประมาณ 160 กิโลเมตรต่อวัน (100 ไมล์ต่อวัน) แต่โดยทั่วไปแล้วจะอยู่ที่ 60–120 กิโลเมตรต่อวัน (40–75 ไมล์ต่อวัน) (ไม่ว่าจะทางบกหรือทางทะเล) ^{[ 12 ] [ 13 ]}ในช่วงปลายทศวรรษ พ.ศ. 2483 โทรเลขทำให้สามารถรับรายงานสภาพอากาศจากพื้นที่กว้างได้เกือบจะในทันที^{[ 14 ]}ทำให้สามารถทำการพยากรณ์ได้จากความรู้เกี่ยวกับสภาพอากาศที่อยู่ไกลออกไป ทางทิศ เหนือลม

บุคคลสองคนที่ได้รับการยกย่องว่าเป็นผู้ริเริ่มการพยากรณ์อากาศในฐานะวิทยาศาสตร์คือนายทหารเรือฟรานซิส โบฟอร์ตและลูกศิษย์ ของเขา โรเบิร์ต ฟิตซ์รอยทั้งสองเป็นบุคคลที่มีอิทธิพลใน แวดวงกองทัพเรือและรัฐบาล อังกฤษและถึงแม้จะถูกเยาะเย้ยในสื่อในขณะนั้น แต่งานของพวกเขาก็ได้รับการยอมรับทางวิทยาศาสตร์ ได้รับการยอมรับจากกองทัพเรือ และเป็นพื้นฐานของความรู้การพยากรณ์อากาศทั้งหมดในปัจจุบัน^{[ 15 ] [ 16 ]}

โบฟอร์ตได้พัฒนา ระบบการกำหนด มาตราแรงลมและสัญลักษณ์สภาพอากาศ ซึ่งเขาใช้ในบันทึกประจำวันของเขาไปตลอดชีวิต นอกจากนี้เขายังส่งเสริมการพัฒนาตารางน้ำขึ้นน้ำลงที่น่าเชื่อถือตามชายฝั่งของอังกฤษ และร่วมกับวิลเลียม วีเวลล์ เพื่อนของเขา ขยายการบันทึกข้อมูลสภาพอากาศในสถานี รักษาการณ์ชายฝั่ง ของอังกฤษกว่า 200 แห่ง

โรเบิร์ต ฟิตซ์รอยได้รับการแต่งตั้งในปี พ.ศ. 2397 ให้เป็นหัวหน้าแผนกใหม่ภายในกระทรวงการค้าเพื่อจัดการกับการรวบรวมข้อมูลสภาพอากาศในทะเลเพื่อให้บริการแก่ชาวเรือนี่คือต้นแบบของสำนักงานอุตุนิยมวิทยา สมัยใหม่ ^{[ 16 ]} กัปตันเรือทุกคนได้รับมอบหมายให้รวบรวมข้อมูลสภาพอากาศและคำนวณโดยใช้เครื่องมือที่ผ่านการทดสอบ แล้วซึ่งยืมมาเพื่อจุดประสงค์นี้^{[ 17 ]}

พายุในเดือนตุลาคม พ.ศ. 2492 ที่ทำให้สูญเสียพระราชบัญญัติได้เป็นแรงบันดาลใจให้ฟิตซ์รอยพัฒนาแผนภูมิเพื่อใช้ในการพยากรณ์ ซึ่งเขาเรียกว่า "การพยากรณ์อากาศ" จึงบัญญัติศัพท์ "พยากรณ์อากาศ" ขึ้นมา^{[ 17 ]}มีการจัดตั้งสถานีภาคพื้นดิน 15 แห่งเพื่อใช้โทรเลขในการส่งรายงานสภาพอากาศประจำวันให้เขาตามเวลาที่กำหนด ซึ่งนำไปสู่บริการเตือนภัยพายุครั้งแรก บริการเตือนภัยสำหรับเรือของเขาเริ่มต้นในเดือนกุมภาพันธ์ พ.ศ. 2404 โดยใช้การสื่อสารทางโทรเลขการพยากรณ์อากาศประจำวันครั้งแรกได้รับการตีพิมพ์ในหนังสือพิมพ์เดอะไทมส์ในปี พ.ศ. 2404 ^{[ 16 ]}ในปีต่อมาได้มีการนำระบบการชักกรวยเตือนภัยพายุที่ท่าเรือหลักเมื่อคาดว่าจะเกิดพายุมาใช้^{[ 18 ]} " หนังสือพยากรณ์อากาศ"ที่ฟิตซ์รอยตีพิมพ์ในปี พ.ศ. 2406 นั้นล้ำหน้ากว่าความคิดเห็นทางวิทยาศาสตร์ในเวลานั้นมาก

เมื่อเครือข่ายโทรเลขไฟฟ้าขยายตัว ทำให้สามารถเผยแพร่คำเตือนได้รวดเร็วยิ่งขึ้น จึงมีการพัฒนาเครือข่ายการสังเกตการณ์ระดับชาติ ซึ่งสามารถนำมาใช้ในการวิเคราะห์สภาพอากาศได้ เพื่อย่อรายงานสภาพอากาศโดยละเอียดให้เหลือเพียงโทรเลขราคาประหยัด ผู้ส่งจึงเข้ารหัสข้อมูลสภาพอากาศด้วยรหัสโทรเลขเช่น รหัสที่พัฒนาโดยหน่วยสัญญาณกองทัพบกสหรัฐฯ [ ^{19 ] มี} การจัดหา เครื่องมือสำหรับบันทึกการเปลี่ยนแปลงของพารามิเตอร์ทางอุตุนิยมวิทยาอย่างต่อเนื่องโดยใช้การถ่ายภาพให้กับสถานีสังเกตการณ์จากหอดูดาวคิว – กล้องเหล่านี้ถูกประดิษฐ์ขึ้นโดยฟรานซิส โรนัลด์ส ในปี พ.ศ. 2488 และ เครื่องวัดความดันบรรยากาศของเขาเคยถูกใช้โดยฟิตซ์รอยมาก่อน^{[ 20 ] [ 21 ]}

เพื่อให้สามารถถ่ายทอดข้อมูลได้อย่างถูกต้อง จึงจำเป็นต้องมีคำศัพท์มาตรฐานสำหรับอธิบายเมฆ ซึ่งทำได้โดยการจัดประเภทต่างๆ ที่ลุค ฮาวาร์ด คิดค้นขึ้นเป็นครั้งแรก ในปี 1802 และได้รับการกำหนดมาตรฐานในแผนที่เมฆนานาชาติ (International Cloud Atlas)ในปี 1896

จนกระทั่งศตวรรษที่ 20 ความก้าวหน้าในการทำความเข้าใจฟิสิกส์บรรยากาศจึงนำไปสู่การวางรากฐานของการพยากรณ์อากาศเชิงตัวเลข สมัยใหม่ ในปี 1922 นักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษLewis Fry Richardsonได้ตีพิมพ์ "Weather Prediction By Numerical Process" ^{[ 22 ]}หลังจากพบบันทึกและการคำนวณที่เขาทำงานในฐานะคนขับรถพยาบาลในช่วงสงครามโลกครั้งที่ 1 เขาได้อธิบายในนั้นว่าสามารถละเลยพจน์เล็กๆ ในสมการพลศาสตร์ของไหลเชิงพยากรณ์ที่ควบคุมการไหลของบรรยากาศได้ และสามารถคิดค้นแผนการหาผลต่างจำกัดในเวลาและพื้นที่ เพื่อให้สามารถค้นหาคำตอบการพยากรณ์เชิงตัวเลขได้

ริชาร์ดสันจินตนาการถึงหอประชุมขนาดใหญ่ที่มีผู้คนนับพันทำการคำนวณและส่งต่อให้ผู้อื่น อย่างไรก็ตาม จำนวนการคำนวณที่จำเป็นนั้นมากเกินกว่าจะทำให้เสร็จสมบูรณ์ได้โดยไม่ต้องใช้คอมพิวเตอร์ และขนาดของตารางและขั้นตอนเวลาทำให้ได้ผลลัพธ์ที่ไม่สมจริงในระบบที่ซับซ้อนขึ้น ต่อมาพบว่าจากการวิเคราะห์เชิงตัวเลข สาเหตุนี้เกิดจากความไม่เสถียรเชิงตัวเลข [ ^{23 ] การ}พยากรณ์อากาศด้วยคอมพิวเตอร์ครั้งแรกดำเนินการโดยทีมที่ประกอบด้วยนักอุตุนิยมวิทยาชาวอเมริกันJule Charney , Philip Duncan Thompson , Larry Gatesและนักอุตุนิยมวิทยาชาวนอร์เวย์Ragnar Fjørtoftนักคณิตศาสตร์ประยุกต์John von Neumannและโปรแกรมเมอร์ENIAC Klara Dan von Neumann [ ^{24 ] [ 25 ] [ 26 ] การ}ใช้งานจริงของการพยากรณ์อากาศเชิงตัวเลขเริ่มต้นในปี 1955 ^{[ 27 ]}โดยได้รับแรงกระตุ้นจากการพัฒนาคอมพิวเตอร์อิเล็กทรอนิกส์ที่ตั้งโปรแกรมได้

การพยากรณ์อากาศรายวันครั้งแรกได้รับการตีพิมพ์ในThe Timesเมื่อวันที่ 1 สิงหาคม พ.ศ. 2404 และแผนที่สภาพอากาศ ฉบับแรก ก็ถูกจัดทำขึ้นในภายหลังในปีเดียวกัน^{[ 28 ]}ในปี พ.ศ. 2454 สำนักงานอุตุนิยมวิทยาเริ่มออกการพยากรณ์อากาศทางทะเลครั้งแรกผ่านการส่งสัญญาณวิทยุ ซึ่งรวมถึงคำเตือนเกี่ยวกับลมพายุและพายุสำหรับพื้นที่รอบเกาะบริเตนใหญ่^{[ 29 ]}ในสหรัฐอเมริกา การพยากรณ์อากาศทางวิทยุสาธารณะครั้งแรกเกิดขึ้นในปี พ.ศ. 2468 โดย Edward B. "EB" Rideout ทาง สถานี วิทยุ WEEIซึ่งเป็นสถานี Edison Electric Illuminating ในบอสตัน^{[ 30 ]} Rideout มาจากสำนักงานอุตุนิยมวิทยาของสหรัฐอเมริกาเช่นเดียวกับ G. Harold Noyes ผู้พยากรณ์อากาศ ของ WBZในปี พ.ศ. 2474

การพยากรณ์อากาศ ทางโทรทัศน์ครั้งแรกของโลกซึ่งรวมถึงการใช้แผนที่สภาพอากาศ ได้รับการออกอากาศทดลองโดยBBCในเดือนพฤศจิกายน พ.ศ. 2479 ^{[ 31 ]}มีการนำมาใช้จริงในปี พ.ศ. 2492 หลังสงครามโลกครั้งที่ 2 [ ^{31 ] จอ}ร์จ โคว์ลิงเป็นผู้พยากรณ์อากาศคนแรกที่ออกอากาศทางโทรทัศน์โดยมีแผนที่อยู่ด้านหน้าในปี พ.ศ. 2497 ^{[ 32 ] [ 33 ]} ในอเมริกา เจมส์ ซี. ฟิดเลอร์ได้ทำการพยากรณ์อากาศทางโทรทัศน์แบบทดลองในเมืองซินซินเนติ ในปี พ.ศ. 2483 หรือ พ.ศ. 2490 ทางเครือข่ายโทรทัศน์ดู มอน ต์^{[ 30 ] [ 34 ]}ในช่วงปลายทศวรรษ พ.ศ. 2513 และต้นทศวรรษ พ.ศ. 2523 จอห์น โคลแมนนักพยากรณ์อากาศคนแรกของ รายการ Good Morning America ของ American Broadcasting Company (ABC) ได้บุกเบิกการใช้ ข้อมูล ดาวเทียมสภาพอากาศ บนหน้าจอ และกราฟิกคอมพิวเตอร์สำหรับการพยากรณ์อากาศทางโทรทัศน์^{[ 35 ]}ในปี พ.ศ. 2525 โคลแมนได้ร่วมมือกับแฟรงค์ แบต เทน ซีอี โอของแลนด์มาร์ค คอมมิวนิเคชั่นส์ เพื่อเปิดตัวเดอะ เวเธอร์ แชนแนล (TWC) ซึ่งเป็นเครือข่ายเคเบิลตลอด 24 ชั่วโมงที่อุทิศให้กับการรายงานสภาพอากาศระดับชาติและระดับท้องถิ่น ช่องพยากรณ์อากาศบางช่องได้เริ่มออกอากาศบนแพลตฟอร์มสตรีมมิงสดเช่นYouTubeเพื่อเข้าถึงผู้ชมได้มากขึ้น

แนวคิดพื้นฐานของการพยากรณ์อากาศเชิงตัวเลขคือการสุ่มตัวอย่างสถานะของของเหลว ณ เวลาที่กำหนด และใช้สมการของพลศาสตร์ของไหลและอุณหพลศาสตร์เพื่อประมาณสถานะของของเหลว ณ เวลาใดเวลาหนึ่งในอนาคต ข้อมูลนำเข้าหลักจากบริการพยากรณ์อากาศของแต่ละประเทศคือการสังเกตการณ์พื้นผิว จาก สถานีตรวจวัดอากาศอัตโนมัติที่ระดับพื้นดินเหนือพื้นดินและจากทุ่นตรวจวัดอากาศในทะเลองค์การอุตุนิยมวิทยาโลกทำหน้าที่กำหนดมาตรฐานเครื่องมือ วิธีการสังเกตการณ์ และช่วงเวลาของการสังเกตการณ์เหล่านี้ทั่วโลก สถานีต่างๆ จะรายงานทุกชั่วโมงในรายงานMETAR ^{[ 36 ]}หรือทุกหกชั่วโมงในรายงานSYNOP ^{[ 37 ]}สถานีต่างๆ ปล่อยเรดิโอซอนด์ซึ่งลอยขึ้นไปถึงระดับความลึกของโทรโพสเฟียร์และลึกเข้าไปในสตราโต สเฟีย ร์^{[ 38 ]}ข้อมูลจากดาวเทียมตรวจอากาศถูกนำมาใช้ในพื้นที่ที่ไม่มีแหล่งข้อมูลแบบดั้งเดิม^{[ 39 ] [ 40 ] [ 41 ]}เมื่อเปรียบเทียบกับข้อมูลที่คล้ายกันจากเรดิโอซอนด์ ข้อมูลจากดาวเทียมมีข้อได้เปรียบในด้านการครอบคลุมทั่วโลก แต่มีความแม่นยำและความละเอียดต่ำกว่า^{[ 42 ]}เรดาร์ตรวจอากาศให้ข้อมูลเกี่ยวกับตำแหน่งและความเข้มของปริมาณน้ำฝน ซึ่งสามารถใช้ประมาณการปริมาณน้ำฝนสะสมเมื่อเวลาผ่านไปได้^{[ 43 ]}นอกจากนี้ หากใช้เรดาร์ตรวจอากาศแบบพัลส์ดอปเปล อร์ ก็สามารถกำหนดความเร็วและทิศทางลมได้ ^{[ 44 ]}อย่างไรก็ตาม วิธีการเหล่านี้ยังคงมีช่องว่างในการสังเกตการณ์ในสถานที่จริงในชั้นบรรยากาศตอนล่าง (ตั้งแต่ 100 เมตรถึง 6 กิโลเมตรเหนือระดับพื้นดิน) เพื่อลดช่องว่างนี้ ในช่วงปลายทศวรรษ 1990 โดรนตรวจอากาศเริ่มถูกนำมาพิจารณาเพื่อเก็บข้อมูลจากระดับความสูงเหล่านั้น การวิจัยได้เติบโตขึ้นอย่างมากตั้งแต่ทศวรรษ 2010 และในอนาคตข้อมูลจากโดรนตรวจอากาศอาจถูกเพิ่มเข้าไปในแบบจำลองสภาพอากาศเชิงตัวเลข^{[ 45 ] [ 46 ]}

กระทรวงพาณิชย์จัดทำรายงานนักบินตามเส้นทางการบิน^{[ 47 ]}และรายงานเรือตามเส้นทางการเดินเรือ เที่ยวบินวิจัยโดยใช้เครื่องบินลาดตระเวนจะบินเข้าไปและรอบๆ ระบบสภาพอากาศที่น่าสนใจ เช่นพายุหมุนเขตร้อน [ ^{48 ] [ 49 ] เครื่องบิน}ลาดตระเวนยังบินเหนือมหาสมุทรเปิดในช่วงฤดูหนาวเข้าไปในระบบที่ก่อให้เกิดความไม่แน่นอนอย่างมากในแนวทางการพยากรณ์ หรือคาดว่าจะส่งผลกระทบสูงในอีกสามถึงเจ็ดวันข้างหน้าเหนือทวีปปลายน้ำ^{[ 50 ]}

แบบจำลองจะถูกเริ่มต้นโดยใช้ข้อมูลที่สังเกตได้นี้ การสังเกตที่มีระยะห่างไม่สม่ำเสมอจะถูกประมวลผลโดย วิธี การดูดซับข้อมูลและการวิเคราะห์เชิงวัตถุประสงค์ ซึ่งจะทำการควบคุมคุณภาพและรับค่าที่ตำแหน่งที่สามารถใช้งานได้โดยอัลกอริธึมทางคณิตศาสตร์ของแบบจำลอง (โดยปกติจะเป็นตารางที่มีระยะห่างเท่ากัน) จากนั้นข้อมูลจะถูกใช้ในแบบจำลองเป็นจุดเริ่มต้นสำหรับการพยากรณ์^{[ 51 ]}โดยทั่วไป ชุดสมการที่ใช้ในการทำนายฟิสิกส์และพลศาสตร์ของบรรยากาศเรียกว่าสมการพื้นฐาน สมการเหล่านี้จะถูกเริ่มต้นจากข้อมูลการวิเคราะห์และกำหนดอัตราการเปลี่ยนแปลง อัตราการเปลี่ยนแปลงจะทำนายสถานะของบรรยากาศในช่วงเวลาสั้นๆ ในอนาคต จากนั้นสมการจะถูกนำไปใช้กับสถานะของบรรยากาศใหม่นี้เพื่อค้นหาอัตราการเปลี่ยนแปลงใหม่ ซึ่งจะทำนายบรรยากาศในช่วงเวลาที่ไกลออกไปในอนาคตขั้นตอนการก้าวเวลา แบบนี้ จะถูกทำซ้ำอย่างต่อเนื่องจนกว่าคำตอบจะถึงเวลาพยากรณ์ที่ต้องการ

ความยาวของขั้นตอนเวลาที่เลือกภายในแบบจำลองนั้นสัมพันธ์กับระยะห่างระหว่างจุดบนตารางการคำนวณ และถูกเลือกเพื่อรักษาเสถียรภาพเชิงตัวเลข [ ^{52 ] ขั้น}ตอนเวลาสำหรับแบบจำลองระดับโลกนั้นอยู่ในระดับหลายสิบนาที^{[ 53 ]}ในขณะที่ขั้นตอนเวลาสำหรับแบบจำลองระดับภูมิภาคนั้นอยู่ระหว่างหนึ่งถึงสี่นาที^{[ 54 ]}แบบจำลองระดับโลกจะทำงานในช่วงเวลาที่แตกต่างกันในอนาคตแบบจำลองรวมของMet Officeจะทำงานล่วงหน้าหกวัน^{[ 55 ]} แบบจำลองของ ศูนย์พยากรณ์อากาศระยะกลางแห่งยุโรปจะทำงานล่วงหน้า 10 วัน^{[ 56 ]}ในขณะที่ แบบ จำลองระบบพยากรณ์ระดับโลกที่ดำเนินการโดยศูนย์แบบจำลองสิ่งแวดล้อมจะทำงานล่วงหน้า 16 วัน^{[ 57 ]}ผลลัพธ์ภาพที่สร้างขึ้นโดยการแก้ปัญหาแบบจำลองเรียกว่าแผนภูมิพยากรณ์หรือprog ^{[ 58} ] ผลลัพธ์ดิบมักจะถูกแก้ไขก่อนที่จะนำเสนอ ^{เป็นการ}พยากรณ์ สิ่งนี้อาจอยู่ในรูปแบบของเทคนิคทางสถิติเพื่อขจัดอคติ ที่ทราบ ในแบบจำลอง หรือการปรับเปลี่ยนเพื่อคำนึงถึงฉันทามติระหว่างการพยากรณ์อากาศเชิงตัวเลขอื่นๆ^{[ 59 ]} MOS หรือสถิติผลลัพธ์ของแบบจำลองเป็นเทคนิคที่ใช้ในการตีความผลลัพธ์ของแบบจำลองเชิงตัวเลขและสร้างคำแนะนำเฉพาะพื้นที่ คำแนะนำนี้แสดงในรูปแบบตัวเลขที่เข้ารหัสและสามารถรับได้สำหรับสถานีรายงานของกรมอุตุนิยมวิทยาแห่งชาติเกือบทั้งหมดในสหรัฐอเมริกา ตามที่เอ็ดเวิร์ด ลอเรนซ์ เสนอ ในปี 1963 การพยากรณ์ระยะยาว ซึ่งทำในช่วงเวลาสองสัปดาห์ขึ้นไป ไม่สามารถทำนายสถานะของบรรยากาศได้อย่างแน่นอน เนื่องจากลักษณะที่วุ่นวายของ สม การพลศาสตร์ของไหลที่เกี่ยวข้อง ในแบบจำลองเชิงตัวเลข ข้อผิดพลาดเล็กน้อยมากในค่าเริ่มต้นจะเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าทุกๆ ประมาณห้าวันสำหรับตัวแปรต่างๆ เช่น อุณหภูมิและความเร็วลม^{[ 60 ]}

โดยพื้นฐานแล้ว แบบจำลองคือโปรแกรมคอมพิวเตอร์ที่สร้าง ข้อมูล ทางอุตุนิยมวิทยาสำหรับเวลาในอนาคต ณ ตำแหน่งและระดับความสูงที่กำหนด ภายในแบบจำลองสมัยใหม่ใดๆ จะมีชุดสมการที่เรียกว่าสมการพื้นฐาน ซึ่งใช้ในการทำนายสถานะในอนาคตของบรรยากาศ^{[ 61 ]}สมการเหล่านี้—พร้อมกับกฎของก๊าซในอุดมคติ —ใช้ในการวิวัฒนาการความหนาแน่นความดันและสนามสเกลาร์ของอุณหภูมิศักย์ และสนามเวกเตอร์ความเร็วของบรรยากาศตลอดเวลา สมการการขนส่งเพิ่มเติมสำหรับมลพิษและละอองลอย อื่นๆ ก็รวมอยู่ในแบบจำลองระดับกลางสมการพื้นฐานบางแบบด้วย^{[ 62 ]}สมการที่ใช้เป็นสม การเชิงอนุพันธ์ย่อยแบบ ไม่เชิงเส้นซึ่งไม่สามารถแก้ได้อย่างแม่นยำด้วยวิธีการวิเคราะห์^{[ 63 ]}ยกเว้นในกรณีอุดมคติบางกรณี^{[ 64 ]}ดังนั้น วิธีการเชิงตัวเลขจึงได้คำตอบโดยประมาณ แบบจำลองที่แตกต่างกันใช้วิธีการแก้ปัญหาที่แตกต่างกัน: แบบจำลองทั่วโลกบางแบบใช้วิธีสเปกตรัมสำหรับมิติแนวนอนและวิธีผลต่างจำกัดสำหรับมิติแนวตั้ง ในขณะที่แบบจำลองระดับภูมิภาคและแบบจำลองทั่วโลกอื่นๆ มักจะใช้วิธีผลต่างจำกัดในทั้งสามมิติ^{[ 63 ]}

วิธีการพยากรณ์อากาศที่ง่ายที่สุดคือ การพยากรณ์แบบคงที่ ซึ่งอาศัยสภาพอากาศในปัจจุบันเพื่อพยากรณ์สภาพอากาศในวันพรุ่งนี้ วิธีนี้ใช้ได้ผลเมื่อสภาพอากาศอยู่ในสภาวะคงที่ เช่น ในช่วงฤดูร้อนในเขตร้อน วิธีนี้ขึ้นอยู่กับรูปแบบสภาพอากาศที่นิ่งเป็นอย่างมาก ดังนั้น เมื่ออยู่ในรูปแบบที่ผันผวน วิธีนี้จึงไม่แม่นยำ วิธีนี้มีประโยชน์ทั้งในการพยากรณ์ระยะสั้นและระยะยาว^{[ 65 ]}

การวัดความดันบรรยากาศและแนวโน้มความดัน (การเปลี่ยนแปลงของความดันเมื่อเวลาผ่านไป) ถูกนำมาใช้ในการพยากรณ์ตั้งแต่ปลายศตวรรษที่ 19 ^{[ 66 ]}ยิ่งการเปลี่ยนแปลงของความดันมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งหากมากกว่า 3.5  hPa (2.6  mmHg ) ก็ยิ่งคาดว่าจะมีการเปลี่ยนแปลงสภาพอากาศมากขึ้น หากความดันลดลงอย่างรวดเร็ว แสดงว่าระบบความดันต่ำกำลังเคลื่อนเข้ามา และมีโอกาสฝนตกมากขึ้นการเพิ่มขึ้นของความดันอย่างรวดเร็วเกี่ยวข้องกับสภาพอากาศที่ดีขึ้น เช่น ท้องฟ้าแจ่มใส^{[ 67 ]}

นอกเหนือจากแนวโน้มความดันแล้ว สภาพของท้องฟ้ายังเป็นหนึ่งในพารามิเตอร์ที่สำคัญที่สุดที่ใช้ในการพยากรณ์อากาศในพื้นที่ภูเขา การปกคลุมของเมฆที่หนาขึ้นหรือการรุกคืบของชั้นเมฆที่สูงขึ้นบ่งชี้ว่าจะมีฝนในอนาคตอันใกล้ เมฆซีร์โรสเตรตัส บางๆ สูง สามารถสร้างรัศมีรอบดวงอาทิตย์หรือดวงจันทร์ซึ่งบ่งชี้ถึงการมาถึงของแนวปะทะอากาศอุ่นและฝนที่เกี่ยวข้อง^{[ 68 ]}หมอกในตอนเช้าเป็นลางบอกเหตุถึงสภาพอากาศที่ดี เนื่องจากสภาพฝนตกมักเกิดขึ้นหลังจากมีลมหรือเมฆที่ป้องกันการเกิดหมอก การมาถึงของแนวพายุฝนฟ้าคะนองอาจบ่งชี้ถึงการมาถึงของแนวปะทะอากาศเย็นท้องฟ้าปลอดเมฆบ่งชี้ถึงสภาพอากาศที่ดีในอนาคตอันใกล้^{[ 69 ]}แถบเมฆอาจบ่งชี้ถึงพายุหมุนเขตร้อนที่กำลังจะมาถึง การใช้การปกคลุมของท้องฟ้าในการพยากรณ์อากาศนำไปสู่ความเชื่อเรื่องสภาพอากาศ ต่างๆ ตลอดหลายศตวรรษ^{[ 10 ]}

การพยากรณ์อากาศสำหรับหกชั่วโมงถัดไปมักเรียกว่า nowcasting ^{[ 70 ]}ในช่วงเวลาดังกล่าว สามารถพยากรณ์ลักษณะเฉพาะที่เล็กกว่า เช่น ฝนตกปรอยๆ และพายุฝนฟ้าคะนองได้อย่างแม่นยำพอสมควร รวมถึงลักษณะอื่นๆ ที่เล็กเกินกว่าจะวิเคราะห์ได้ด้วยแบบจำลองคอมพิวเตอร์ มนุษย์ที่ได้รับข้อมูลเรดาร์ ดาวเทียม และข้อมูลการสังเกตการณ์ล่าสุด จะสามารถวิเคราะห์ลักษณะเฉพาะขนาดเล็กที่มีอยู่ได้ดีขึ้น และจะสามารถพยากรณ์ได้อย่างแม่นยำยิ่งขึ้นสำหรับอีกไม่กี่ชั่วโมงข้างหน้า^{[ 71 ]}อย่างไรก็ตาม ปัจจุบันมีระบบผู้เชี่ยวชาญที่ใช้ข้อมูลเหล่านั้นและแบบจำลองเชิงตัวเลขระดับเมโซสเกลเพื่อการคาดการณ์ที่ดีขึ้น รวมถึงวิวัฒนาการของลักษณะเฉพาะเหล่านั้นเมื่อเวลา ผ่านไป Accuweather เป็นที่รู้จักในด้าน Minute-Cast ซึ่งเป็นการพยากรณ์ ปริมาณน้ำฝนแบบนาทีต่อนาทีสำหรับสองชั่วโมงถัดไป

ในอดีต นักพยากรณ์ที่เป็นมนุษย์มีหน้าที่สร้างการพยากรณ์อากาศโดยอาศัยการสังเกตที่มีอยู่^{[ 72 ]}ปัจจุบัน การป้อนข้อมูลของมนุษย์โดยทั่วไปจำกัดอยู่เพียงการเลือกแบบจำลองโดยพิจารณาจากพารามิเตอร์ต่างๆ เช่น อคติและประสิทธิภาพของแบบจำลอง^{[ 73 ]}การใช้แบบจำลองการพยากรณ์ที่เป็นเอกฉันท์ รวมถึงสมาชิกกลุ่มของแบบจำลองต่างๆ สามารถช่วยลดข้อผิดพลาดในการพยากรณ์ได้^{[ 74 ]}อย่างไรก็ตาม ไม่ว่าข้อผิดพลาดเฉลี่ยจะน้อยลงเพียงใดในแต่ละระบบ ข้อผิดพลาดขนาดใหญ่ภายในคำแนะนำใดๆ ก็ยังคงเป็นไปได้ในการทำงานของแบบจำลองใดๆ^{[ 75 ]}มนุษย์จำเป็นต้องตีความข้อมูลแบบจำลองให้เป็นการพยากรณ์อากาศที่ผู้ใช้ปลายทางเข้าใจได้ มนุษย์สามารถใช้ความรู้เกี่ยวกับผลกระทบในท้องถิ่นที่อาจมีขนาดเล็กเกินกว่าที่แบบจำลองจะแก้ไขได้ เพื่อเพิ่มข้อมูลลงในการพยากรณ์ แม้ว่าการเพิ่มความแม่นยำของแบบจำลองการพยากรณ์จะหมายความว่ามนุษย์อาจไม่จำเป็นในกระบวนการพยากรณ์อีกต่อไปในอนาคต แต่ปัจจุบันยังคงมีความจำเป็นต้องมีการแทรกแซงจากมนุษย์^{[ 76 ]}

เทคนิคอะนาล็อกเป็นวิธีการพยากรณ์ที่ซับซ้อน ซึ่งต้องอาศัยผู้พยากรณ์ในการจดจำเหตุการณ์สภาพอากาศในอดีตที่คาดว่าจะเกิดขึ้นซ้ำในเหตุการณ์ที่จะเกิดขึ้นในอนาคต สิ่งที่ทำให้เทคนิคนี้ใช้ยากคือแทบจะไม่มีอะนาล็อกที่สมบูรณ์แบบสำหรับเหตุการณ์ในอนาคต^{[ 77 ]}บางคนเรียกการพยากรณ์ประเภทนี้ว่าการจดจำรูปแบบ วิธีนี้ยังคงเป็นวิธีการที่มีประโยชน์ในการสังเกตปริมาณน้ำฝนเหนือช่องว่างข้อมูล เช่น มหาสมุทร^{[ 78 ]}รวมถึงการพยากรณ์ปริมาณและการกระจายตัวของปริมาณน้ำฝนในอนาคต เทคนิคที่คล้ายกันนี้ใช้ในการพยากรณ์ระยะกลาง ซึ่งเรียกว่าการเชื่อมโยงระยะไกล เมื่อใช้ระบบในสถานที่อื่นเพื่อช่วยระบุตำแหน่งของระบบอื่นภายในระบบโดยรอบ^{[ 79 ]}ตัวอย่างของการเชื่อมโยงระยะไกลคือการใช้ ปรากฏการณ์ที่เกี่ยวข้องกับ ปรากฏการณ์เอลนีโญ-ความผันผวนทางใต้ (ENSO) ^{[ 80 ]}

ความพยายามเริ่มต้นในการใช้ปัญญาประดิษฐ์เริ่มขึ้นในช่วงทศวรรษ 2010 โมเดล Pangu-Weather ของHuawei , GraphCast ของGoogle , โมเดล WeatherMesh ของ WindBorne, FourCastNet และ Earth-2 ของ Nvidia , โมเดลตระกูล EPT ของ Jua และ ระบบพยากรณ์แบบบูรณาการด้วยปัญญาประดิษฐ์ของ ศูนย์พยากรณ์อากาศระยะกลางแห่งยุโรปหรือ AIFS ล้วนปรากฏขึ้นในปี 2022–2023 ในปี 2024 AIFS เริ่มเผยแพร่การพยากรณ์แบบเรียลไทม์ ซึ่งแสดงให้เห็นถึงทักษะเฉพาะในการทำนายเส้นทางพายุเฮอริเคน แต่มีประสิทธิภาพต่ำกว่าในการเปลี่ยนแปลงความรุนแรงของพายุดังกล่าวเมื่อเทียบกับโมเดลที่อิงตามหลักฟิสิกส์^{[ 81 ]}

แบบจำลองดังกล่าวไม่ได้ใช้การสร้างแบบจำลองบรรยากาศตามหลักฟิสิกส์หรือแบบจำลองภาษาขนาดใหญ่แต่จะเรียนรู้จากข้อมูลล้วนๆ เช่นการวิเคราะห์ซ้ำ ERA5 ของ ECMWF ^{[ 82 ]}แบบจำลองเหล่านี้โดยทั่วไปต้องการการคำนวณน้อยกว่าแบบจำลองตามหลักฟิสิกส์มาก^{[ 81 ]}

ระบบ Aurora ของMicrosoft นำเสนอข้อมูลสภาพอากาศทั่วโลกสำหรับ 10 วัน และข้อมูลมลพิษทางอากาศ ( CO₂) สำหรับ 5 วัน₂ไม่ไม่​​₂, ดังนั้น₂, โอ₃และอนุภาค) พยากรณ์ด้วยความแม่นยำที่อ้างว่าคล้ายกับแบบจำลองทางฟิสิกส์ แต่มีต้นทุนต่ำกว่าหลายเท่า Aurora ได้รับการฝึกฝนด้วยข้อมูลมากกว่าหนึ่งล้านชั่วโมงจากแบบจำลองสภาพอากาศ/ภูมิอากาศหกแบบ^{[ 83 ] [ 84 ]}

ในปี 2024 กลุ่มนักวิจัยที่ ห้องปฏิบัติการวิจัย DeepMind AI ของ Google ได้ตีพิมพ์บทความในNatureเพื่ออธิบายโมเดลการเรียนรู้ของเครื่องที่เรียกว่า GenCast ซึ่งคาดว่าจะสร้างการพยากรณ์ที่แม่นยำกว่าระบบพยากรณ์อากาศแบบดั้งเดิมที่ดีที่สุด^{[ 85 ]}

ในการศึกษาที่ดำเนินการโดยใช้ AIFS Lang et al. (2024) ได้นำเสนอการจำลองแบบกลุ่ม 30 วันของการแกว่งของMadden –Julian ^{[ 86 ]}

ผู้ใช้ปลายทางส่วนใหญ่ของการพยากรณ์คือประชาชนทั่วไป พายุฝนฟ้าคะนองสามารถสร้างลมแรงและฟ้าผ่าที่เป็นอันตรายซึ่งอาจนำไปสู่การเสียชีวิต ไฟฟ้าดับ^{[ 87 ]}และความเสียหายจากลูกเห็บในวงกว้าง หิมะหรือฝนตกหนักอาจทำให้การขนส่งและการค้าหยุดชะงัก^{[ 88 ]}รวมถึงทำให้เกิดน้ำท่วมในพื้นที่ต่ำ^{[ 89 ]} คลื่น ความร้อนหรือความเย็นจัดอาจทำให้ผู้ที่มีสาธารณูปโภคไม่เพียงพอเจ็บป่วยหรือเสียชีวิตได้ และภัยแล้งอาจส่งผลกระทบต่อการใช้น้ำและทำลายพืชพรรณ

หลายประเทศใช้หน่วยงานของรัฐในการจัดทำพยากรณ์อากาศและประกาศเตือน/คำแนะนำแก่สาธารณชนเพื่อปกป้องชีวิตและทรัพย์สิน และรักษาผลประโยชน์ทางการค้า ความรู้เกี่ยวกับสิ่งที่ผู้ใช้ปลายทางต้องการจากพยากรณ์อากาศจะต้องนำมาพิจารณาเพื่อนำเสนอข้อมูลในรูปแบบที่เป็นประโยชน์และเข้าใจง่าย ตัวอย่างเช่นสำนักงานบริการสภาพอากาศแห่ง ชาติ (NWS) ขององค์การบริหารมหาสมุทรและบรรยากาศแห่งชาติ^{[ 90 ]}และสำนักงานบริการอุตุนิยมวิทยา (MSC) ของกระทรวงสิ่งแวดล้อมแคนาดา^{[ 91 ]}ตามธรรมเนียมแล้ว หนังสือพิมพ์ โทรทัศน์ และวิทยุเป็นช่องทางหลักในการนำเสนอข้อมูลพยากรณ์อากาศแก่สาธารณชน นอกจากนี้ บางเมืองยังมีสัญญาณพยากรณ์อากาศ อีกด้วย ปัจจุบันมีการใช้อินเทอร์เน็ตมากขึ้นเนื่องจากมีข้อมูลเฉพาะจำนวนมากที่สามารถค้นหาได้^{[ 92 ]}ในทุกกรณี ช่องทางเหล่านี้จะอัปเดตพยากรณ์อากาศเป็นประจำ

ส่วนสำคัญของการพยากรณ์อากาศสมัยใหม่คือการแจ้งเตือนและคำแนะนำเกี่ยวกับสภาพอากาศรุนแรงที่หน่วยงานพยากรณ์อากาศแห่งชาติออกให้ในกรณีที่คาดว่าจะเกิดสภาพอากาศรุนแรงหรือเป็นอันตราย เพื่อปกป้องชีวิตและทรัพย์สิน^{[ 93 ]}คำแนะนำเกี่ยวกับสภาพอากาศรุนแรงที่รู้จักกันทั่วไป ได้แก่คำเตือนพายุฝนฟ้าคะนองรุนแรงและ พายุทอร์นาโด รวมถึงการเฝ้าระวังพายุฝนฟ้าคะนองรุนแรงและ พายุทอร์นาโด รูปแบบอื่นๆ ของคำแนะนำเหล่านี้ ได้แก่ สภาพอากาศฤดูหนาว ลมแรงน้ำท่วมพายุหมุนเขตร้อนและหมอก^{[ 94 ]}คำแนะนำและการแจ้งเตือนเกี่ยวกับสภาพอากาศรุนแรงจะถูกออกอากาศผ่านสื่อต่างๆ รวมถึงวิทยุ โดยใช้ระบบฉุกเฉิน เช่นระบบแจ้งเตือนฉุกเฉินซึ่งจะแทรกเข้าไปในรายการปกติ^{[ 95 ]}

การพยากรณ์อุณหภูมิต่ำสุดสำหรับวันนี้คำนวณโดยใช้อุณหภูมิต่ำสุดที่พบระหว่างเวลา 19.00  น. ของเย็นวันนั้นจนถึง 7.00  น. ของเช้าวันถัดไป^{[ 96 ]}ดังนั้นโดยสรุป อุณหภูมิต่ำสุดที่พยากรณ์ไว้ในวันนี้มีแนวโน้มที่จะเป็นอุณหภูมิต่ำสุดของวันพรุ่งนี้

มีหลายภาคส่วนที่มีความต้องการเฉพาะด้านการพยากรณ์อากาศ และเราได้จัดบริการเฉพาะทางให้แก่ผู้ใช้เหล่านี้ ดังที่ระบุไว้ด้านล่าง:

เนื่องจากอุตสาหกรรมการบินมีความอ่อนไหวต่อสภาพอากาศเป็นพิเศษ การพยากรณ์อากาศที่แม่นยำจึงเป็นสิ่งจำเป็น หมอกหรือเพดานบิน ต่ำผิดปกติ อาจทำให้เครื่องบินหลายลำไม่สามารถลงจอดและขึ้นบินได้^{[ 97 ]}ความปั่นป่วนและการเกิดน้ำแข็งเกาะก็เป็นอันตรายสำคัญระหว่างการบินเช่นกัน^{[ 98 ] พายุฝนฟ้าคะนองเป็นปัญหาสำหรับเครื่องบินทุกประเภทเนื่องจากความปั่นป่วนรุนแรงอันเนื่องมาจากกระแสลมขึ้นและขอบเขตการไหลออก [ 99 ] การ}เกิดน้ำแข็งเกาะเนื่องจากปริมาณ^{น้ำฝน}ที่มาก รวมถึงลูกเห็บ ขนาดใหญ่ ลมแรง และฟ้าผ่า ซึ่งทั้งหมดนี้สามารถสร้างความเสียหายร้ายแรงต่อเครื่องบินระหว่างบินได้^{[ 100 ]}เถ้าภูเขาไฟก็เป็นปัญหาสำคัญสำหรับการบินเช่นกัน เนื่องจากเครื่องบินอาจสูญเสียกำลังเครื่องยนต์ภายในกลุ่มเถ้าภูเขาไฟ^{[ 101 ]}ในแต่ละวัน สายการบินจะกำหนดเส้นทางเพื่อใช้ประโยชน์จาก กระแสลมส่งท้าย ของกระแสลมกรดเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิง^{[ 102 ]}ลูกเรือจะได้รับแจ้งล่วงหน้าก่อนขึ้นบินเกี่ยวกับสภาพที่คาดว่าจะเกิดขึ้นระหว่างทางและที่ปลายทาง^{[ 103 ]}นอกจากนี้ สนามบินมักจะเปลี่ยนรันเวย์ ที่ ใช้เพื่อใช้ประโยชน์จากลมปะทะซึ่งจะช่วยลดระยะทางที่จำเป็นสำหรับการขึ้นบินและขจัดลมปะทะที่อาจเกิดขึ้นได้^{[ 104 ]}

การใช้ทางน้ำเพื่อการพาณิชย์และการพักผ่อนหย่อนใจอาจถูกจำกัดอย่างมากจากทิศทางและความเร็วลม ความถี่และความสูงของ คลื่นน้ำขึ้นน้ำลง และปริมาณน้ำฝน ปัจจัยเหล่านี้ล้วนส่งผลต่อความปลอดภัยในการเดินเรือ ดังนั้นจึงมีการกำหนดรหัสต่างๆ ขึ้นเพื่อส่งการพยากรณ์อากาศทางทะเลโดยละเอียดไปยังผู้ควบคุมเรือผ่านทางวิทยุอย่างมีประสิทธิภาพ เช่นMAFOR (การพยากรณ์อากาศทางทะเล) ^{[ 105 ]} โดยทั่วไปสามารถรับการพยากรณ์อากาศในทะเล ได้ โดยใช้RTTY , NavtexและRadiofax

เกษตรกรอาศัยการพยากรณ์อากาศเพื่อตัดสินใจว่าจะทำงานอะไรในแต่ละวัน ตัวอย่างเช่น การตากหญ้า แห้ง จะทำได้ก็ต่อเมื่ออากาศแห้งเท่านั้น ช่วงเวลาที่แห้งแล้งเป็นเวลานานอาจทำลายพืชผล เช่น ฝ้าย ข้าวสาลี^{[ 106 ]}และข้าวโพดในขณะที่พืชข้าวโพดอาจเสียหายจากภัยแล้ง แต่ซากที่แห้งแล้วสามารถนำมาใช้เป็นอาหารสัตว์ทดแทนได้ในรูปของไซเลจ [ ^{107 ] น้ำค้างแข็ง}และน้ำแข็งเกาะสร้างความเสียหายให้กับพืชผลทั้งในฤดูใบไม้ผลิและฤดูใบไม้ร่วง ตัวอย่างเช่น ต้น พีชที่กำลังออกดอกเต็มที่อาจสูญเสียผลผลิตพีชที่คาดว่าจะได้เนื่องจากน้ำแข็งเกาะในฤดูใบไม้ผลิ^{[ 108 ]}สวนส้มอาจได้รับความเสียหายอย่างมากจากน้ำค้างแข็งและน้ำแข็งเกาะ ไม่ว่าจะเกิดขึ้นในช่วงเวลาใดก็ตาม^{[ 109 ]}

การพยากรณ์ลม ปริมาณน้ำฝน และความชื้นมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการป้องกันและควบคุมไฟป่าดัชนีต่างๆ เช่นดัชนีสภาพอากาศไฟป่า ของแคนาดา ดัชนีเฮนส์ของอเมริกา(ยกเลิกตั้งแต่ปี 2025) และระบบการจัดอันดับความเสี่ยงไฟป่าของออสเตรเลียได้รับการพัฒนาขึ้นเพื่อคาดการณ์พื้นที่ที่มีความเสี่ยงต่อการเกิดไฟป่าจากสาเหตุทางธรรมชาติหรือจากฝีมือมนุษย์ นอกจากนี้ยังสามารถคาดการณ์สภาวะที่เอื้อต่อการเจริญเติบโตของแมลงศัตรูพืชได้โดยการพยากรณ์อากาศด้วย

บริษัทไฟฟ้าและก๊าซอาศัยการพยากรณ์อากาศเพื่อคาดการณ์ความต้องการ ซึ่งอาจได้รับผลกระทบอย่างมากจากสภาพอากาศ พวกเขาใช้ปริมาณที่เรียกว่า "องศาวัน" เพื่อกำหนดว่าจะมีปริมาณการใช้มากน้อยเพียงใด ( องศาวันสำหรับการทำความร้อน ) หรือ (องศาวันสำหรับการทำความเย็น) ปริมาณเหล่านี้อิงตามอุณหภูมิเฉลี่ยรายวันที่ 65 °F (18 °C) อุณหภูมิที่ต่ำกว่าจะทำให้เกิดองศาวันสำหรับการทำความร้อน (หนึ่งองศาต่อองศาฟาเรนไฮต์) ในขณะที่อุณหภูมิที่สูงกว่าจะทำให้เกิดองศาวันสำหรับการทำความเย็น^{[ 110 ]}ในฤดูหนาว สภาพอากาศหนาวจัดอาจทำให้ความต้องการเพิ่มสูงขึ้นเนื่องจากผู้คนเปิดเครื่องทำความร้อน มากขึ้น ^{[ 111 ]}ในทำนองเดียวกัน ในฤดูร้อน ความต้องการที่เพิ่มสูงขึ้นอาจเชื่อมโยงกับการใช้ ระบบ ปรับอากาศ ที่เพิ่มขึ้น ในสภาพอากาศร้อน^{[ 112 ]}ด้วยการคาดการณ์ความต้องการที่เพิ่มสูงขึ้น บริษัทสาธารณูปโภคสามารถซื้อพลังงานหรือก๊าซธรรมชาติเพิ่มเติมก่อนที่ราคาจะสูงขึ้น หรือในบางกรณี อาจจำกัดปริมาณการใช้โดยการตัดไฟบางส่วนและการตัดไฟทั้งหมด^{[ 113 ]}

บริษัทเอกชนต่าง ๆ จ่ายเงินเพื่อซื้อพยากรณ์อากาศที่ปรับให้เหมาะกับความต้องการของตนเองมากขึ้นเรื่อย ๆ เพื่อเพิ่มผลกำไรหรือหลีกเลี่ยงการขาดทุนจำนวนมาก^{[ 114 ]}ตัวอย่างเช่น ห้างสรรพสินค้าอาจเปลี่ยนแปลงสินค้าบนชั้นวางเพื่อคาดการณ์ พฤติกรรม การใช้จ่ายของผู้บริโภค ที่แตกต่างกัน ในสภาพอากาศที่แตกต่างกัน พยากรณ์อากาศยังสามารถใช้เพื่อลงทุนในตลาดสินค้าโภคภัณฑ์ เช่น สัญญาซื้อขายล่วงหน้าของส้ม ข้าวโพด ถั่วเหลือง และน้ำมัน^{[ 115 ]}

กองทัพเรืออังกฤษร่วมกับสำนักงานอุตุนิยมวิทยามีหน่วยงานเฉพาะทางด้านการสังเกตการณ์และพยากรณ์อากาศของตนเอง ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของสาขาอุทกศาสตร์และอุตุนิยมวิทยา (HM) โดยมีหน้าที่ตรวจสอบและพยากรณ์สภาพการปฏิบัติการทั่วโลก เพื่อให้ข้อมูลสภาพอากาศและสมุทรศาสตร์ที่ถูกต้องและทันท่วงทีแก่เรือดำน้ำ เรือรบ และอากาศยาน ของกองทัพเรือ

หน่วยเคลื่อนที่ในกองทัพอากาศอังกฤษซึ่งทำงานร่วมกับสำนักงานอุตุนิยมวิทยา ทำหน้าที่พยากรณ์อากาศสำหรับภูมิภาคที่กองกำลังติดอาวุธของอังกฤษและพันธมิตรประจำการอยู่ กลุ่มที่ตั้งอยู่ที่ค่าย Bastionเคยทำหน้าที่พยากรณ์อากาศให้กับกองกำลังติดอาวุธของอังกฤษในอัฟกานิสถาน^{[ 116 ]}

เช่นเดียวกับภาคเอกชน นักพยากรณ์อากาศทางทหารจะนำเสนอสภาพอากาศแก่ชุมชนนักรบ นักพยากรณ์อากาศทางทหารจะให้ข้อมูลสรุปสภาพอากาศก่อนและระหว่างการบินแก่นักบิน และให้บริการด้านการปกป้องทรัพยากรแบบเรียลไทม์สำหรับฐานทัพ

นักพยากรณ์อากาศของกองทัพเรือครอบคลุมน่านน้ำและการพยากรณ์อากาศสำหรับเรือกองทัพเรือสหรัฐฯให้บริการพิเศษสำหรับตนเองและรัฐบาลกลางส่วนที่เหลือโดยการออกพยากรณ์พายุหมุนเขตร้อนทั่วทั้งมหาสมุทรแปซิฟิกและมหาสมุทรอินเดียผ่านศูนย์เตือนภัยพายุไต้ฝุ่นร่วม^{[ 117 ]}

ภายในสหรัฐอเมริกากองบินพยากรณ์อากาศที่ 557ให้บริการพยากรณ์อากาศแก่กองทัพอากาศและกองทัพบก นักพยากรณ์ อากาศของกองทัพอากาศครอบคลุมการปฏิบัติการทางอากาศทั้งในยามสงครามและยามสงบ และให้การสนับสนุนกองทัพบก^{[ 118 ]} ช่างเทคนิควิทยาศาสตร์ทางทะเล ของหน่วยยามฝั่งสหรัฐฯให้บริการพยากรณ์อากาศสำหรับเรือตัดน้ำแข็งและปฏิบัติการต่างๆ ภายในขอบเขตอำนาจหน้าที่^{[ 119 ]} และนักพยากรณ์อากาศของนาวิกโยธินให้การสนับสนุนภาคพื้นดินและ ปฏิบัติการทางอากาศของนาวิกโยธินสหรัฐฯ^{[ 120 ]}ทั้งสี่เหล่าทัพที่กล่าวถึงข้างต้นได้รับการฝึกอบรมทางเทคนิคด้านอุตุนิยมวิทยาเบื้องต้นที่ฐานทัพอากาศคีสเลอร์ [ ^{121 ] นัก}พยากรณ์อากาศทั้งทหารและพลเรือนร่วมมือกันอย่างแข็งขันในการวิเคราะห์ สร้าง และวิจารณ์ผลิตภัณฑ์พยากรณ์อากาศ

Wikisourceภาษาอังกฤษมีข้อความต้นฉบับที่เกี่ยวข้องกับบทความนี้:

ข้อสังเกตเกี่ยวกับบารอมิเตอร์ทางทะเล...

• การพยากรณ์มลพิษทางอากาศ
• โครงการสังเกตการณ์สภาพอากาศโดยประชาชน
• การพยากรณ์แบบกลุ่ม
• การพยากรณ์น้ำท่วม
• การแข่งขันพยากรณ์อากาศระดับมหาวิทยาลัยแห่งชาติ
• วันนักพยากรณ์อากาศแห่งชาติ
• การถดถอยแบบเกาส์เซียนที่ไม่เป็นเอกพันธ์
• การสังเกตการณ์สภาพอากาศบนพื้นผิว
• การพยากรณ์พายุหมุนเขตร้อน
• การศึกษาบูรณาการด้านสภาพอากาศและสังคม
• รูสภาพอากาศ
• ดับเบิลยูเอ็กซ์ชาเลนจ์
• การพยากรณ์อากาศสำหรับปฏิบัติการโอเวอร์ลอร์ด

• บลัม, แอนดรูว์ (2019). เครื่องจักรพยากรณ์อากาศ: การเดินทางภายในการพยากรณ์อากาศ . นิวยอร์ก: ฮาร์เปอร์คอลลินส์. ISBN 978-0-062-36861-4.
• เอียน รูลสโตน และ จอห์น นอร์เบอรี (2013). มองไม่เห็นในพายุ: บทบาทของคณิตศาสตร์ในการทำความเข้าใจสภาพอากาศ . สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยพรินซ์ตัน. ISBN 978-0691152721.

วิกิมีเดียคอมมอน ส์มีสื่อที่เกี่ยวข้องกับการพยากรณ์อากาศ

• การพยากรณ์อากาศตลอดหลายยุคสมัย
• อุตุนิยมวิทยา – ประวัติโดยย่อ
• ประวัติศาสตร์ของอุตุนิยมวิทยา