Pokrok na začiatku 20. storočia
Dôležitým aspektom predpovede počasia je výpočet vzorca atmosférického tlaku - polohy výšok a minimov a ich zmeny. Moderný výskum ukázal, že tlakové vzorce na úrovni morí reagujú na pohyby horných atmosférických vetrov svojimi úzkymi rýchlo sa pohybujúcimi prúdmi a vlnami, ktoré sa šíria vzduchom a vzduchom prechádzajú cez seba.
Časté prekvapenia a chyby pri odhadovaní vzorcov atmosférického tlaku na povrchu bezpochyby spôsobili prognostikom 19. storočia, aby hľadali informácie o hornej atmosfére za účelom možného vysvetlenia. Britský meteorológ Glaisher urobil v priebehu šesťdesiatych rokov minulého storočia balónom sériu výstupov a dosiahol nebývalú výšku deväť kilometrov. Približne v tom čase začali vyšetrovatelia na kontinente používať balóny bez posádky na prenášanie záznamových barografov, termografov a hygrografov do vysokých nadmorských výšok. Na konci 90. rokov minulého storočia meteorológovia v Spojených štátoch a Európe používali drakov vybavených prístrojmi na snímanie atmosféry až do výšky asi troch kilometrov. Napriek tomuto úsiliu zostali znalosti o hornej atmosfére na prelome storočia veľmi obmedzené. Situácia sa zhoršila zmätkom vytvoreným pozorovaniami z meteorologických staníc umiestnených na horách alebo kopcoch. Takéto pozorovania často nepreukázali to, čo sa očakávalo, čiastočne preto, že o hornej atmosfére bolo tak málo známe a čiastočne preto, že samotné hory ovplyvňujú merania, čo viedlo k výsledkom, ktoré nereprezentujú to, čo by sa našlo vo voľnej atmosfére v rovnakej nadmorskej výške.
Našťastie už dosť vedcov predložilo nápady, ktoré by umožnili predpovedcom počasia myslieť trojrozmerne, aj keď chýbali dostatočné meteorologické merania. Henrik Mohn, prvý z dlhej línie vysoko kreatívnych nórskych meteorológov, Wladimir Köppen, významný nemecký klimatológ, a Max Margules, vplyvný ruský meteorológ, všetci prispeli k názoru, že mechanizmy horného vzduchu generujú energiu búrok., V roku 1911 publikoval britský meteorológ William H. Dines údaje, ktoré ukazujú, ako horná atmosféra kompenzuje skutočnosť, že nízkoúrovňové vetry odvádzajú vzduch do nízkotlakových stredísk. Dines uznal, že prítok v blízkosti zeme je viac-menej vyvážený obehom nahor a von. Na to, aby sa cyklón zintenzívnil, čo by si vyžadovalo zníženie centrálneho tlaku, musí odtok skutočne presahovať prítok; povrchové vetry sa môžu dosť silne zbiehať smerom k cyklónu, ale dostatočný výtok vo vzduchu môže spôsobiť pokles tlaku v strede.
Meteorológovia toho času si boli vedomí, že vertikálne prúdenie a horné javy sú dôležité, ale stále neurčili, ako by tieto znalosti mohli zlepšiť predpovede počasia. Potom v roku 1919 nórsky meteorológ Jacob Bjerknes predstavil tzv. Nórsky cyklónový model. Táto teória spojila mnoho predchádzajúcich myšlienok a spojila vzorce vetra a počasia s nízkotlakovým systémom, ktorý vykazoval čele - ktoré sú dosť ostrými hranicami medzi masami studeného a teplého vzduchu. Bjerknes poukázal na vzorce zrážok / snehových zrážok, ktoré sú charakteristicky spojené s priečeliami v cyklónoch: dážď alebo sneh sa vyskytuje na veľkých plochách na studenej strane postupujúceho teplého predného pólu nízkotlakového centra. Tu sú vetry z nižších zemepisných šírok a teplý vzduch, ktorý je ľahký, kĺzne po veľkej oblasti studeného vzduchu. Pred cyklónom sa rozprestierajú šikmé oblaky; keď sa búrka blíži, barometre padajú a zrážky zo stúpajúceho teplého vzduchu padajú cez studený vzduch pod. Ak studený vzduch postupuje do zadnej časti búrky, kolísanie a sprchy znamenajú prudké zdvihnutie teplého vzduchu, ktorý sa premiestňuje. Koncept predných častí tak zameral pozornosť na činnosť na hraniciach vzdušnej hmotnosti. Nórsky cyklónový model by sa mohol nazývať frontálny model, pretože myšlienka, že sa masy teplého vzduchu nadvihnú cez studený vzduch pozdĺž ich okrajov (stien), sa stala hlavným nástrojom na predpovedanie. Model nielen zdôraznil myšlienku, ale tiež ukázal, ako a kde ju uplatniť.
V neskoršej práci Bjerknes a niekoľko ďalších členov tzv. Bergenskej školy meteorológie rozšírili model, aby ukázali, že cyklóny rastú zo slabých porúch na frontoch, prechádzajú pravidelným životným cyklom a nakoniec zomierajú prílivom, ktorý ich napĺňa. Nórsky cyklónový model a súvisiaci koncept životného cyklu sa dnes používajú v predpovedi počasia.
Kým Bjerknes a jeho kolegovia z Bergenu zdokonalili cyklónový model, iní škandinávski meteorológovia poskytli veľa teoretického základu modernej predpovede počasia. Medzi nich boli predovšetkým Vilhelm Bjerknes, Jakobov otec a Carl-Gustaf Rossby. Ich nápady pomohli pochopiť a starostlivo vypočítať zmeny v atmosférickej cirkulácii a pohybe horných vĺn, ktoré kontrolujú správanie cyklónov.
