atmosferin gelecekteki durumunu matematiksel modellerle öngörme işidir. irkutsk hidrometeoroloji merkezi'nin 17 eylül için yaptığı tahmin, bu disiplinin yerel ölçekteki tipik bir uygulamasıdır. sayısal hava tahmini, atmosferi üç boyutlu bir akışkan olarak ele alıp navier-stokes denklemlerini süper bilgisayarlarda çözer. başlangıç koşullarındaki en küçük belirsizlik bile kaotik sistem dinamiği nedeniyle 7-10 gün sonrası için hatayı katlar; bu yüzden tahmin ufku uzadıkça güvenilirlik düşer. yerel hidrometeoroloji merkezleri, küresel modellerin (ecmwf, gfs) çıktılarını bölgesel modellerle aşağı ölçekleyip (downscaling) topoğrafya ve yerel ısı adası etkilerini hesaba katarak nihai tahmini üretir.
modern meteorolojide artık saf fizik tabanlı modellerin yanına makine öğrenmesi yaklaşımları da ekleniyor; graphcast ve pangu-weather gibi yapay zeka modelleri, geleneksel nwp sistemlerinden kat kat düşük hesaplama maliyetiyle benzer doğruluğa ulaşabiliyor. yine de bir şehir için yarın yağmur yağıp yağmayacağını söylemek, hâlâ olasılık ifadeleriyle konuşmayı gerektiriyor; çünkü atmosfer deterministik değil, istatistiksel bir sistem. kısacası hava tahmini, hesaplama gücü ile kaos teorisi arasındaki sürekli bir pazarlıktır.