I centri di raccolta
I dati raccolti dalle osservazioni in superficie e in quota sono inviati ai centri di elaborazione, in Italia e all'estero, attraverso le reti di diffusione organizzate dal Sistema mondiale delle telecomunicazioni sotto forma di messaggi cifrati, chiamati messaggi sinottici. Ogni messaggio sinottico comprende diversi elementi rappresentati con numeri e simboli che, insieme, forniscono lo stato del tempo di una località. La meteorologia sinottica, che rappresenta i fenomeni meteorologici per mezzo di carte, si avvale di una fitta rete di collegamenti, che fa capo all'Organizzazione Meteorologica Mondiale, questa possiede tre centri operativi (Washington, Mosca e Melbourne), dai quali si diramano le previsioni su scala planetaria per i Servizi Meteorologici Nazionali associati. In Europa, i grandi centri di raccolta dati, elaborazione e previsione tramite modelli sono quelli di Darmstadt in Germania e di Reading in Gran Bretagna (Centro Europeo di Previsione Meteorologica a Medio Termine). In Italia, l'ente preposto è il Servizio Meteorologico dell'Aeronautica Militare, il cui Centro analisi, previsioni e informazioni pubblica un quotidiano Bollettino Meteorologico. L'Italia è sempre stata all'avanguardia nel settore e, fin dal 1985, ha messo in funzione un sistema di previsioni locali, detto AFRODITE a cui è succeduto il sistema ARGOS: collegato al centro Europeo per le previsioni Meteorologiche a Medio Termine, è in grado di effettuare ogni 6 ore previsioni relative a 57 parametri meteorologici di 150 località italiane.
Modelli previsionali matematici
I dati provenienti dai satelliti, dagli aerei, dai palloni sonda e dalle stazioni meteorologiche vengono inseriti nelle complesse equazioni matematiche che permettono di predire l'evolvere dello stato dell'atmosfera tempo usando le leggi della dinamica dei fluidi e termodinamica (ossia della trasmissione del calore). Il risultato ottenuto è spesso modificato dal meteorologo prima di essere presentato come previsione.
Nonostante gli enormi progressi, le previsioni non potranno mai essere sicure al 100%, per almeno tre motivi.
L'atmosfera è un fluido e di conseguenza, a causa della natura caotica della dinamica dei fluidi, è impossibile predire in modo deterministico verso quale stato evolverà. Si possono fare previsioni solo in termini di "probabilità".
Le equazioni utilizzate nei modelli previsionali matematici sono impossibili da risolvere esattamente (ossia analiticamente): si possono ottenere solo soluzioni approssimate, quindi con possibili inesattezze.
La conoscenza dello stato fisico iniziale dell'atmosfera a volte è incompleta per una carenza di dati, o inesatta a causa di errori nella registrazione dei medesimi.
Per tutti questi motivi è ancora necessario l'intervento di un esperto meteorologo: deve scegliere il modello previsionale più adatto alla situazione contingente, adattare le informazioni alla morfologia del territorio sulla base della sua esperienza, tradurre i dati del modello in previsioni meteorologiche che siano comprensibili per l'utente finale.
La visualizzazione sulle carte meteorologiche
Ciascun parametro atmosferico ottenuto dai modelli numerici di previsione è rappresentabile e visualizzabile su carte meteorologiche (o sinottiche). Su di esse infatti possono essere riportate le informazioni sullo stato presente (situazione) o quello previsto (prognosi) dell'atmosfera, in riferimento a uno o più parametri meteorologici fondamentali (pressione, temperatura, copertura nuvolosa, precipitazioni, ecc.). Esistono carte di superficie (analisi al suolo), in cui è raffigurata la posizione dei fronti nuvolosi in movimento e sono indicati i valori delle pressioni a livello della superficie terrestre (per mezzo di isobare), e carte di quota, in cui si rappresenta con isoipse, fondamento della pressione in rapporto all'altitudine.