La meteorologia è, dunque, la meccanica dei fluidi applicata all’atmosfera. L’atmosfera è però un sistema di fluidi estremamente complesso e tale complessità è dovuta alle innumerevoli interazioni fra molteplici processi fisici, che avvengono in luoghi diversi. Per esempio le differenze di temperatura creano le differenze di pressione che guidano i venti i quali trasportano anche vapore acqueo; quest’ultimo può condensare e rilasciare calore alterando a sua volta le differenze di temperatura.
Ve ne sono tantissimi di questi “circoli viziosi”, chiamati più correttamente “feedbacks” e sfortunatamente introducono comportamenti non lineari, complicando ulteriormente le cose. Ciò rende l’atmosfera un sistema dinamico caotico, cioè un sistema che è sì deterministico (l’evoluzione futura del sistema dipende solamente dalla sua storia passata) ma anche difficilmente prevedibile in quanto è molto sensibile alle condizioni iniziali: un errore anche infinitesimo nella conoscenza dello stato del sistema ad un certo istante, può provocare un grande errore nella previsione, specie a medio e lungo termine (questa situazione è nota come “effetto farfalla”).
Tuttavia è anche grazie a questo comportamento caotico e complesso dell’atmosfera che è anche possibile l’esistenza di fenomeni così affascinanti, suggestivi e la cui descrizione e comprensione rappresenta un vera sfida per l’uomo: temporali, tornado, uragani, fronti, correnti a getto, precipitazioni; tutti fenomeni che più o meno direttamente influenzano la nostra vita: come ci vestiamo, i nostri viaggi, la nostra economia e spesso anche come ci sentiamo.
Conosciamo molte cose del comportamento atmosferico, ma solo una piccola parte di queste conoscenze è descrivibile attraverso la soluzione esatta di opportune equazioni ed infatti molte delle formule matematiche che descrivono i vari fenomeni fisici possono essere risolte solo in modo impreciso in quanto troppo complesse; così, spesso, si ricorre a relazioni empiriche.