Kemajuan pada awal abad ke-20
Aspek penting ramalan cuaca adalah untuk mengira corak tekanan atmosfera - kedudukan tinggi dan rendah dan perubahannya. Penyelidikan moden telah menunjukkan bahawa corak tekanan permukaan laut bertindak balas terhadap pergerakan angin atmosfera atas, dengan aliran jet dan gelombang yang sempit dan bergerak yang menyebarkan melalui udara dan melewati udara melalui diri mereka sendiri.
Kejutan dan kesalahan yang kerap dalam menganggarkan corak tekanan atmosfera permukaan tidak diragukan lagi menyebabkan peramal abad ke-19 mencari maklumat mengenai atmosfera atas untuk kemungkinan penjelasan. Ahli meteorologi Britain Glaisher membuat serangkaian kenaikan dengan belon pada tahun 1860-an, mencapai ketinggian sembilan kilometer yang belum pernah terjadi sebelumnya. Pada masa ini penyiasat di Benua mula menggunakan belon tanpa pemandu untuk membawa barograf rakaman, termograf, dan hygrograph ke ketinggian. Pada akhir tahun 1890-an, ahli meteorologi di Amerika Syarikat dan Eropah menggunakan layang-layang yang dilengkapi dengan alat untuk menyelidiki atmosfer hingga ketinggian kira-kira tiga kilometer. Walau apa pun usaha ini, pengetahuan mengenai suasana yang lebih tinggi tetap terhad pada pergantian abad ini. Keadaan bertambah buruk dengan kekeliruan yang dibuat oleh pemerhatian dari stesen cuaca yang terletak di pergunungan atau puncak bukit. Pemerhatian seperti itu sering kali tidak menunjukkan apa yang diharapkan, sebahagiannya kerana hanya sedikit yang diketahui tentang atmosfera atas dan sebahagiannya kerana gunung itu sendiri mempengaruhi pengukuran, menghasilkan hasil yang tidak mewakili apa yang akan dijumpai di atmosfera bebas pada ketinggian yang sama.
Untungnya, sebilangan besar saintis telah mengemukakan idea yang memungkinkan para peramal cuaca berfikir secara tiga dimensi, walaupun pengukuran meteorologi mencukupi. Henrik Mohn, yang pertama dari barisan meteorologi Norway yang sangat kreatif, Wladimir Köppen, ahli klimatologi Jerman yang terkenal, dan Max Margules, ahli meteorologi kelahiran Rusia yang berpengaruh, semuanya menyumbang kepada pandangan bahawa mekanisme udara atas menghasilkan tenaga ribut.
Pada tahun 1911 William H. Dines, ahli meteorologi Britain, menerbitkan data yang menunjukkan bagaimana atmosfera atas mengimbangi fakta bahawa angin tahap rendah membawa udara ke pusat tekanan rendah. Dines menyedari bahawa aliran masuk berhampiran tanah lebih kurang seimbang dengan peredaran ke atas dan ke luar. Sesungguhnya, untuk siklon yang meningkat, yang memerlukan penurunan tekanan pusat, aliran keluar mesti melebihi aliran masuk; angin permukaan dapat berkumpul cukup kuat ke arah siklon, tetapi aliran keluar yang mencukupi dapat menghasilkan tekanan jatuh di tengah.
Ahli meteorologi ketika itu menyedari bahawa peredaran menegak dan fenomena udara atas adalah penting, tetapi mereka masih belum menentukan bagaimana pengetahuan tersebut dapat meningkatkan ramalan cuaca. Kemudian, pada tahun 1919, ahli meteorologi Norway Jacob Bjerknes memperkenalkan apa yang disebut sebagai model siklon Norway. Teori ini mengumpulkan banyak idea sebelumnya dan mengaitkan corak angin dan cuaca dengan sistem tekanan rendah yang memperlihatkan bahagian depan - yang merupakan batas cerun yang agak tajam antara jisim udara sejuk dan hangat. Bjerknes menunjukkan corak curah hujan / salji yang secara khasnya terkait dengan bahagian depan dalam siklon: hujan atau salji terjadi di kawasan besar di sisi sejuk di depan poleward depan yang hangat dari pusat tekanan rendah. Di sini, angin berasal dari garis lintang yang lebih rendah, dan udara hangat, yang ringan, meluncur ke atas kawasan udara sejuk yang besar. Awan yang meluas dan landai menyebar di hadapan taufan; barometer jatuh ketika ribut menghampiri, dan hujan dari udara hangat yang naik turun melalui udara sejuk di bawah. Di mana udara dingin menuju ke belakang badai, hujan es dan pancuran menandakan pengangkatan udara hangat yang tiba-tiba digantikan. Oleh itu, konsep front memusatkan perhatian pada tindakan di sempadan jisim udara. Model siklon Norway boleh disebut model frontal, kerana idea massa udara hangat diangkat ke udara sejuk di sepanjang tepinya (depan) menjadi alat ramalan utama. Model itu bukan sahaja menekankan idea tersebut tetapi juga menunjukkan bagaimana dan di mana menerapkannya.
Dalam pekerjaan kemudian, Bjerknes dan beberapa anggota lain yang disebut sekolah meteorologi Bergen memperluas model untuk menunjukkan bahawa siklon tumbuh dari gangguan lemah di bahagian depan, melalui kitaran hidup biasa, dan akhirnya mati oleh aliran masuk yang mengisinya. Kedua-dua model siklon Norway dan konsep kitaran hidup yang berkaitan masih digunakan hari ini oleh peramal cuaca.
Walaupun Bjerknes dan rakan-rakannya di Bergen menyempurnakan model siklon, ahli meteorologi Skandinavia lain memberikan banyak asas teori untuk ramalan cuaca moden. Terutama di antara mereka adalah Vilhelm Bjerknes, bapa Jacob, dan Carl-Gustaf Rossby. Idea mereka membantu memungkinkan untuk memahami dan menghitung dengan teliti perubahan dalam peredaran atmosfera dan pergerakan gelombang udara atas yang mengawal tingkah laku taufan.
