تعتمد توقعات الطقس على تحليل القياسات الحالية وسجلات الطقس السابقة لفهم كيفية تطور الغلاف الجوي خلال الساعات أو الأيام المقبلة. وتكون التوقعات قصيرة المدى أكثر دقة عادةً، بينما تقل موثوقية التوقعات البعيدة بسبب الطبيعة المعقدة للغلاف الجوي وحساسيته للتغيرات الصغيرة.

الطقس حالة الهواء المحيط بالأرض خلال فترة قصيرة، وتشمل الحرارة والبرودة والرياح والسحب والمطر والثلج والضباب والعواصف. يؤثر الطقس في الحياة اليومية من حيث الملابس والسكن والتنقل والزراعة والصناعة والنقل، كما يختلف عن المناخ الذي يمثل متوسط الأحوال الجوية على مدى طويل. تتشكل الظواهر الجوية في طبقة التروبوسفير نتيجة تفاعل الحرارة والضغط الجوي والرياح والرطوبة، وتتحكم الكتل الهوائية والجبهات ومناطق الضغط المرتفع والمنخفض في تغيراتها. تطورت معرفة الإنسان بالطقس من الملاحظة الشعبية إلى علوم الأرصاد الحديثة التي تستخدم المقاييس والرادار والأقمار الصناعية والحواسيب للتنبؤ بالأحوال الجوية وتقليل أخطار العواصف والكوارث.

تخضع أنماط الطقس العالمية لنظام منظم من حركة الهواء يعرف بالدورة العامة للغلاف الجوي، وينشأ نتيجة التسخين غير المتساوي لسطح الأرض بواسطة الشمس. فالمناطق القريبة من خط الاستواء تستقبل قدرًا أكبر من الطاقة الشمسية مقارنة بالمناطق القطبية، مما يؤدي إلى فروق في درجات الحرارة والضغط الجوي تشكل الأساس لحركة الرياح العالمية والمناخ.

تستخدم خرائط الطقس لعرض حالة الغلاف الجوي بطريقة موحدة باستخدام رموز دولية تمثل الضغط الجوي والرياح والسحب والهطول والعناصر الجوية الأخرى. وتمكن هذه الخرائط خبراء الأرصاد من متابعة حركة المنخفضات والمرتفعات الجوية والجبهات الهوائية، كما تساعد في إعداد النشرات الجوية الموجهة للجمهور ولقطاعات النقل والطيران والملاحة البحرية.

ساتل الطقس قمر صناعي يستخدم لرصد الغلاف الجوي وسطح الأرض من الفضاء بهدف متابعة الطقس والمناخ. تقيس هذه السواتل الإشعاع المرئي وتحت الأحمر والميكروي، وتساعد في تحديد الغيوم والعواصف والرطوبة ودرجات الحرارة وحركة الرياح. تنقسم عادة إلى سواتل قطبية المدار تمر فوق مناطق واسعة من الأرض، وسواتل ثابتة بالنسبة للأرض تراقب منطقة محددة باستمرار، ولذلك تعد أداة أساسية في الأرصاد الحديثة والإنذار المبكر.