اما 904 سال پس از میلاد مسیح، ابن وحشیه دانشمند شیمیدان عراقی صحبت از پیش‌بینی آب و هوا از روی تغییرات جوی و نشانه‌های نجومی به میان آورد و برای مثال درباره پیش‌بینی بارش باران از روی فازهای ماه و حرکات بادها صحبت کرد.

با نگاهی به گذشته استنباط می‌شود ‌ پیش‌بینی شرایط آب و هوا از همان دوران باستان اهمیت داشته ولی تمامی دستاورد و تلاش بشر محدود یا بهتر است بگوییم برآمده از مشاهدات عینی بوده تا بهره‌گیری از ابزار دقیق علمی.‌برای مثال در آن زمان پنداشته می‌شد که قرمزی تند لحظه غروب خورشید یعنی هوایی آفتابی و صاف در روز بعد! این فرضیات و تفکرات طی سال‌ها و قرن‌ها سینه به سینه منتقل می‌شد و علم هواشناسی را به وجود آورد. امروزه نه‌تنها نمی‌توان به آن باورها و علم مردمان آن زمان اتکا کرد بلکه بسیاری از مصادیق آن به کلی رد شده است.

روش‌های نوین

قرن‌ها زمان لازم بود تا روش‌های نوین علم هواشناسی ظهور کند که آن هم به واسطه اختراع تلگراف حاصل شد. تا پیش از این اختراع، سریع‌ترین فاصله زمانی برای انتقال و به اشتراک گذاشتن اطلاعات هواشناسی تا شعاع 160 کیلومتر در روز آن هم طی شرایط ایده‌آل بوده که از راه خشکی و آب معمولا بین 60 تا 120 کیلومتر در هر روز کاهش پیدا می‌کرده است. اواخر دهه 1840 تلگراف باعث شد ‌ اطلاعات به دست آمده از یک منطقه بسرعت تا شعاع بسیار گسترده‌تری منتشر و پیش‌بینی‌ها به جای شواهد عینی و زودگذر براساس داده‌های دقیق و بلندمدت انجام شود.‌ در این میان اقدامات دو افسر نیروی دریایی انگلیس را نمی‌توان در تکامل و پایه‌گذاری علم هواشناسی امروز بی‌تاثیر قلمداد کرد. گرچه بوفورت و فیتسروی در امور دولتی مشغول بودند، اما تلاش‌هایشان مورد توجه نیروی دریایی آن زمان قرار گرفت و کم‌کم مبنای علم هواشناسی عصر حاضر شد. بوفورت مقیاس اندازه‌گیری تجربی سرعت باد را مطرح کرد که از آن در مقاله‌هایش استفاده می‌کرد. او به کمک یکی از دوستانش ذخیره‌سازی اطلاعات هواشناسی در 200 ایستگاه گارد ساحلی بریتانیا را توسعه داد. سال 1854 میلادی فیتسروی به ریاست اداره جدیدی در بریتانیا منصوب شد. وظیفه این اداره جمع‌آوری داده‌های هواشناسی از دریا و هدایت ملوانان کشتی‌ها بود. بر این اساس تمام ملوانان وظیفه داشتند از اطلاعات هواشناسی استفاده کنند و با استفاده از ابزاری که در اختیارشان قرار داده شده بود، محاسباتی انجام دهند که به صورت علمی از شرایط جوی آگاهی پیدا کنند.

توفان سهمگینی که سال 1859 منجر به ناپدید شدن کشتی مجلل انگلیسی شد، بهانه‌ای شد تا فیتسروی نقشه‌هایی ترسیم کند که وی آنها را نقشه‌های پیش‌بینی آب و هوا می‌نامید. 15 ایستگاه زمینی برپا شد تا روزانه اطلاعات هواشناسی را با تلگراف برای وی ارسال کند که همین سیستم بعد‌ها خود تبدیل به یک هشداردهنده برای تندبادها شد. یک سال بعد، از این سیستم در بندرگاه‌های اصلی استفاده شد تا باد‌های شدید را که توفان تلقی می‌شد، به مردم هشدار دهد.

این پیشرفت‌ها رفته رفته منجر به گسترش و تراکم روزافزون شبکه تلگراف در دهه 1870 میلادی شد که انتشار سریع‌تر هشدارهای هواشناسی را مقدور می‌کرد. همچنین این ارتباط‌ها منجر به توسعه شبکه نظارتی شد که داده‌های به دست آمده از آن به تحلیل وضع آب و هوا کمک می‌کرد. برای این که اطلاعات دقیق و کاربردی شود، اصطلاح‌های یکپارچه‌ای برای تشریح حالت‌های گوناگون تالیف شد و اواخر سده 1800 یک اطلس بین‌المللی جامع هواشناسی به وجود آورد.

ریاضیات در خدمت پیش‌بینی آب و هوا

پیشرفت‌های به دست آمده از درک حالت‌های جوی منجر به ظهور علم نوین هواشناسی و استفاده از ریاضیات در این رشته شد. سال 1922 دانشمندی به نام ریچاردسون پیش‌بینی وضع آب و هوا را با کمک فرآیند‌های عددی مطرح کرد. او شرح داد که چطور روابط به ظاهر کوچکی در معادلات دینامیک جریانات جوی را کنترل می‌کند و تا آن موقع نادیده گرفته می‌شده است.

او با استفاده از روش‌ها و معادلاتی که به واسطه ریاضیات ابداع کرده بود، به اعداد و محاسبات طولانی رسیده بود که پیش‌بینی شرایط آب و هوایی را تا حد زیادی ممکن کرده بود، اما نیاز به ماشین وجود داشت تا کارها سهل و سریع شود که اختراع کامپیوتر باعث تحولی شگرف در این علم شد.