Земля, як небесне тіло, має повітряну оболонку, яка називається атмосферою. Атмосфера утримується силою земного тяжіння і обертається разом із Землею як одне ціле.
Метеорологія – наука про атмосферу, її склад, будову, властивості та про фізичні і хімічні процеси і явища, які відбуваються в ній. Метеорологія походить від грецьких слів „метеор” – небесне явище та „логос” – вчення. Із визначення дисципліни видно, що предметом вивчення метеорології є атмосфера. В атмосфері постійно відбувається перетворення променистої енергії, відбувається кругообіг тепла, вологи та різних домішок, розвиваються оптичні, електричні та інші явища. Атмосферні процеси і явища виникають і розвиваються в основному в результаті перетворення променистої енергії Сонця, яка надходить на Землю. При вивченні цих процесів широко використовуються закони, встановлені гідромеханікою, термодинамікою та іншими розділами фізики. Отже, метеорологія – наука геофізична, це фізика атмосфери.
В метеорології широко вживається поняття погода. Погода – це фізичний стан атмосфери у певний час на даній території. Параметри, що характеризують фізичний стан атмосфери, називаються метеорологічними величинами. Це атмосферний тиск, температура та вологість повітря, світло, хмарність, прозорість атмосфери тощо. Крім метеорологічних величин стан атмосфери характеризують явищами погоди або атмосферними явищами. Атмосферні явища – результат взаємодії різних атмосферних процесів, що характеризуються певним сполученням кількох метеорологічних величин. Це атмосферні опади, гроза, туман, серпанок, роса, іній, пилова буря, хуртовина, гало, райдуга та інші оптичні і електричні явища. Стан атмосфери у кожному місці постійно змінюється. Про погоду можна говорити у певному пункті, у певному районі, за визначеним маршрутом тощо.
З поняттям „погода” тісно пов’язане поняття „клімат”. Клімат – це багаторічний режим погоди даної місцевості, зумовлений сонячною радіацією, її перетворенням у діяльному шарі земної поверхні та пов’язаною з ними загальною циркуляцією атмосфери і океану.
У визначенні клімату вказані чинники, під дією яких і формується клімат даної місцевості. В географії використовується і простіше визначення клімату – це багаторічний режим погоди, властивий даній місцевості через її географічне положення. Під характерним режимом погоди слід розуміти не лише умови погоди, які найчастіше повторюються, але й погоду виключних для даної місцевості років.
В літературі зустрічається таке поняття, як глобальний клімат. Це клімат земної кулі, який поєднує всі типи клімату. Крім того, зустрічається поняття макроклімат. Це клімат великомасштабного географічного регіону, континенту або всієї земної кулі.
В поняття клімату входять нерозривно пов’язані з ним мікрокліматичні особливості, тобто місцеві особливості режиму інсоляції, температури повітря та грунту, вітру і вологості, випаровування тощо.
Ці особливості обумовлені формою рельєфу, експозицією схилів, типом грунту, характером рослинності, штучними спорудами тощо. Місцеві особливості клімату, обумовлені неоднорідністю будови підстильної поверхні, називаються мікрокліматом. Мікрокліматичні особливості окремих ділянок можуть мати велике практичне значення. Вони можуть суттєво впливати на швидкість танення снігу, інтенсивність приморозків, тривалість розвитку рослин, швидкість вітру тощо.
Клімат місцевості вивчає наука, яка називається кліматологією. Кліматологія – наука, яка вивчає закономірності формування кліматів, їх розподіл на земній кулі та зміни в минулому і майбутньому. Отже, метеорологія вивчає атмосферні процеси і явища і є геофізичною наукою, а кліматологія вивчає клімат, тобто одну із найважливіших фізико-географічних характеристик місцевості і є самостійною географічною наукою.
Кліматологія є тією ланкою, яка пов’язує між собою метеорологію і географію. В географії метеорологія займає одне із перших місць, оскільки клімат є визначальним фактором у ході біологічних процесів, розповсюдженні рослин, їх хімічного складу та врожайності, грунтово-твірних процесів, процесів вивітрювання, формування географічної зональності.
Дуже важливим є так званий кліматологічний аспект в метеорології. Тобто вивчення впливу географічних умов на хід процесів в атмосфері, Це забезпечує необхідну повноту теоретичного вивчення метеорологічних процесів і явищ, отже, кліматологія є географічною наукою і в той же час є одним із заключних розділів метеорології, в якому вивчаються закономірності багаторічного режиму процесів і явищ та їх географічний розподіл. У 18 столітті ці науки ще не ділили на метеорологію та кліматологію. Не дивно, що й до цього часу між ними існує дуже тісний зв’язок, часто межі не чіткі. У сучасній кліматології широко використовуються фізико-математичні методи дослідження, моделювання з використанням потужної обчислювальної техніки.
Сучасну метеорологію за специфікою завдань та методів досліджень можна поділити на ряд розділів, які мають характер окремих наукових дисциплін. Це динамічна метеорологія, яка вивчає динаміку атмосфери, фізика граничного шару, фізика верхніх шарів атмосфери, фізика хмар і опадів, актинометрія, синоптична метеорологія тощо. Синоптична метеорологія вивчає закономірності зміни погоди на великих територіях з метою їх прогнозу. В основу синоптичної метеорології покладено синоптичний метод, що полягає в аналізі синоптичних процесів на синоптичних картах. Це географічні карти, на які наносять умовними значками матеріали одночасних метеорологічних спостережень.
В останні десятиріччя в практиці служби погоди використовуються чисельні методи завбачення погоди. В основі чисельних методів прогнозу погоди лежать системи рівнянь, що описують хід атмосферних процесів і явищ у часі та просторі. Сучасні ЕОМ такі спрощені рівняння вирішуються швидко. Найбільшого прогресу досягнуто в чисельному прогнозі баричного поля.