1920年前后，
挪威的皮耶克尼斯父子提出了一套名为“极锋学说”的理论，来说明
中纬度地区的天气变化情况。这套理论在1920年代发表之后，至今已有70多年，但仍然是今日作天气预报的主要理论依据，亦为分析和预报未来1-2天的天气奠定了理论基础。1930年代，
无线电探空仪的广泛使用，真正开始了
三维空间的
大气科学研究。根据大量探
资料绘制的高空
天气图，发现了
大气长波。1939年
罗斯贝提出了长波动力学，他的理论亦对天气预报有莫大的贡献。到了1950年代至60年代，
电脑、
天气雷达，卫星和遥感的技术的应用，使
大气的各种现象，大至
大气环流，小至雨滴的形成
过程，都可依照物理学和化学的数学
形式来表示，从而使
大气科学有了突飞猛进的发展。