Die moderne Wetterprognose basiert auf zwei Elementen. Zum einen wird der gegenwärtige Zustand der Atmosphäre analysiert und, auf diesen Daten basierend, eine Vorhersage der weiteren Entwicklung des Wetters gemacht. Grundsätzlich sind Wetterprognosen hinsichtlich ihres Zeithorizontes zu unterscheiden. Eine Kurzfristprognose besitzt einen Prognosehorizont von 1 bis 3 Tagen, eine Mittelfristprognose umfasst einen Zeitraum von 4 bis 14 Tagen. Über diesen Zeithorizont hinaus gehende Prognosen werden bereits als klimatologische Vorhersagen bezeichnet. Grundsätzlich ist also zwischen Wetter und Klima zu unterscheiden. Es ist trotz der enormen Fortschritte der Methoden und hinsichtlich der Genauigkeit von Wetterprognosen immer noch unmöglich, vorherzusagen, ob es in einem Monat an einem bestimmten Ort regnen wird oder nicht. Allerdings sind klimatologische oder saisonale Prognosen heute gleichfalls recht zuverlässig. So ist es beispielsweise sehr wohl möglich, vorherzusagen, ob der Folgemonat im langfristigen Vergleich ein trockner Monat sein wird oder nicht.
Von zunehmender Bedeutung sind sehr kurzfristige Vorhersagen des Wettergeschehens, die einen Zeitraum von sechs Stunden betrachten und als “Nowcasting” bezeichnet werden. Auf Basis der weitreichenden Abdeckung mit Satellitendaten können die Einflüsse von Windströmungen oder Gewitterzellen auf die kurzfristige Wetterentwicklung dank komplexer mathematischer Modelle mit großer Genauigkeit beurteilt werden. Im Gegensatz zum “Nowcasting” sind für die Kurzfrist- oder Mittelfristprognosen die Entwicklung von Hoch- und Tiefdruckgebieten und die Bildung von Wetterfronten von Relevanz.
Wetterprognosen beruhen auf der Verarbeitung und Analyse von Massendaten, so dass es nicht überraschend ist, dass die Wetterprognostik mit der Weiterentwicklung von Datenbanken und exponentiell zunehmenden Rechnerkapazitäten hinsichtlich der Prognosegüte enorme Fortschritte gemacht hat. Meteorologische Daten werden in einem dicht besetzten Netz aus Wetterstationen erfasst, um Satellitendaten angereichert und in komplexen mathematischen Modellen verarbeitet. Die Meteorologen greifen weltweit auf ein Informationssystem zu, das als Global Telecommunication System (GTS) bezeichnet wird. Die mathematischen Modelle basieren auf numerischen Verfahren und berücksichtigen Erkenntnisse aus der sogenannten Chaostheorie, die maßgeblich schon 1963 von Edward N. Lorenz, einem bekannten Chaosforscher und Meteorologen, entwickelt wurde. Die Chaostheorie geht davon aus, dass kleine Änderungen im meteorologischen System enorme Auswirkungen haben. Edward N. Lorenz versuchte dies mit einem überspitzten Beispiel zu verdeutlichen, indem er erklärte, dass der Schlag eines Schmetterlingsflügels über Brasilien einen Tornado über Texas auslösen könne. Insbesondere erklärt die Chaostheorie, dass Wetterprognosen über einen längeren Zeithorizont immer ungenauer, über Monate gar unmöglich werden.
Diese Theorie ist auch der Grund, dass die mathematischen Computermodelle trotz der eingesetzten Supercomputer auch weiterhin an ihre Grenzen stoßen, und auch die moderne Meteorologie auf die Erfahrungen und Expertise von Menschen angewiesen ist. Als optimal zeigte sich in den vergangenen Jahren die Kombination aus beidem, der menschlichen Interpretation und der Fähigkeit der modernen Rechner, Massendaten in kürzester Zeit zu analysieren. Der Einsatz immer leistungsfähigerer Computer hat dennoch unzweifelhaft die Genauigkeit der heutigen Wetterprognosen in den vergangenen 10 Jahren enorm gesteigert. Die Meteorologen beziffern den heute relativ sicher vorherzusagenden Zeithorizont auf 14 Tage, während sie vor einem Jahrzehnt diesen Zeithorizont noch auf 7 Tage begrenzt haben.
Unbestritten hingegen ist die zukünftige Bedeutung möglichst genauer Wetterprognosen. Ob bei Warnungen an die Landwirtschaft vor Hagel- oder Sturmschäden oder bei der Planung der optimalen Flugrouten von Fluggesellschaften, sind Wetterprognosen in einem bedeutenden wirtschaftlichen Zusammenhang zu sehen. Winterdienste nutzen die aktuellsten Wetterprognosen, um ihre Einsatzplanung zu optimieren, Hurrikanwarnungen können Schaden in Milliardenhöhe vermeiden. Genaue Wetterprognosen sind in den Bereichen Wirtschaft, Verkehr und Landwirtschaft heute unabdingbar geworden und beeinflussen unser tägliches Leben weitreichend, insbesondere vor dem Hintergrund der derzeitigen Diskussionen um den Klimawandel.