Fremskridt i det tidlige 20. århundrede
Et vigtigt aspekt af vejrforudsigelse er at beregne det atmosfæriske trykmønster - positionerne for højder og lav og deres ændringer. Moderne forskning har vist, at havniveauets presmønstre reagerer på bevægelserne fra den øverste-atmosfæriske vind med deres smalle, hurtigt bevægende jetstrømme og bølger, der forplanter sig gennem luften og passerer luft gennem sig selv.
Hyppige overraskelser og fejl i estimering af overfladets atmosfæriske trykmønstre fik utvivlsomt forudsætninger fra 1800-tallet til at søge information om den øvre atmosfære for mulige forklaringer. Den britiske meteorolog Glaisher lavede en række opstigninger med ballon i 1860'erne og nåede en hidtil uset højde på ni kilometer. Omkring dette tidspunkt begyndte efterforskere på kontinentet at bruge ubemandede balloner til at transportere optagelsesbarografier, termografer og hygrografer til store højder. I slutningen af 1890'erne brugte meteorologer i både USA og Europa drager udstyret med instrumenter til at undersøge atmosfæren op til omkring tre kilometer højder. På trods af denne indsats forblev viden om den øvre atmosfære meget begrænset ved århundredeskiftet. Situationen blev forværret af forvirringen skabt af observationer fra vejrstationer placeret på bjerge eller bakketoppe. Sådanne observationer viste ofte ikke, hvad der var forventet, dels fordi så lidt var kendt om den øvre atmosfære, dels fordi bjergene selv påvirker målingerne, hvilket gav resultater, der ikke er repræsentative for, hvad der ville findes i den frie atmosfære i samme højde.
Heldigvis havde et stort antal videnskabsfolk allerede fremsat ideer, der ville gøre det muligt for vejrprognoser at tænke tredimensionelt, selvom der manglede tilstrækkelige meteorologiske målinger. Henrik Mohn, den første af en lang række meget kreative norske meteorologer, Wladimir Köppen, den bemærkede tyske klimatolog, og Max Margules, en indflydelsesrig russisk-født meteorolog, bidrager alle til den opfattelse, at mekanismer i den øverste luft genererer stormens energi.
I 1911 offentliggjorde William H. Dines, en britisk meteorolog, data, der viste, hvordan den øverste atmosfære kompenserer for det faktum, at vinderne på lavt niveau fører luft mod lavtrykscentre. Diner anerkendte, at tilstrømningen nær jorden er mere eller mindre afbalanceret af en cirkulation opad og udad. For at en cyklon kan intensiveres, hvilket kræver en sænkning af det centrale tryk, skal udstrømningen overstige indstrømningen; overfladevindene kan konvergere ret kraftigt mod cyklonen, men tilstrækkelig udstrømning højt kan producere faldende tryk i midten.
Tidens meteorologer var nu opmærksomme på, at lodrette cirkulationer og overluftsfænomener var vigtige, men de havde stadig ikke bestemt, hvordan sådan viden kunne forbedre vejrudsigten. Derefter, i 1919, introducerede den norske meteorolog Jacob Bjerknes det, der er blevet omtalt som den norske cyklonmodel. Denne teori samlede mange tidligere ideer og relaterede mønstre af vind og vejr til et lavtrykssystem, der udviste fronter - som er temmelig skarpe skrånende grænser mellem kolde og varme luftmasser. Bjerknes påpegede nedbør / snefaldsmønstre, der er karakteristisk forbundet med fronterne i cykloner: regnen eller sneen forekommer over store områder på den kolde side af et fremadstormende varmt forreste poleward af et lavtrykscenter. Her er vinden fra de nedre breddegrader, og den varme luft, når den er let, glir op over et stort område med kold luft. Udbredte, skrånende skyer spredte sig foran cyklonen; barometre falder, når stormen nærmer sig, og nedbør fra den stigende varme luft falder gennem den kolde luft nedenfor. Hvor den kolde luft bevæger sig bagpå stormen, markerer squalls og brusere den pludselige løft af den varme luft, der forskydes. Således fokuserede konceptet på fronter opmærksomheden på handlingen ved luftmassegrænser. Den norske cyklonmodel kunne kaldes frontalmodellen, for ideen om, at varme luftmasser løftes over kold luft langs deres kanter (fronter) blev et vigtigt prognoseværktøj. Modellen understregede ikke kun ideen, men den viste også, hvordan og hvor man skal anvende den.
I senere arbejde udvidede Bjerknes og flere andre medlemmer af den såkaldte Bergen skole for meteorologi modellen for at vise, at cykloner vokser fra svage forstyrrelser på fronter, passerer gennem en regelmæssig livscyklus og i sidste ende dør af tilstrømningen, der fylder dem. Både den norske cyklonmodel og det tilhørende livscykluskoncept bruges stadig i dag af vejrprognoser.
Mens Bjerknes og hans kolleger i Bergen forfinede cyklonmodellen, leverede andre skandinaviske meteorologer meget af det teoretiske grundlag for moderne vejrforudsigelse. Fremst blandt dem var Vilhelm Bjerknes, Jacobs far og Carl-Gustaf Rossby. Deres ideer var med til at gøre det muligt at forstå og omhyggeligt beregne ændringerne i atmosfærisk cirkulation og bevægelsen af de øvre luftbølger, der kontrollerer cyklons opførsel.
