การพยากรณ์อากาศ หมายถึง การคาดหมายสภาพลมฟ้าอากาศในอนาคต ซึ่งจะพยากรณ์อากาศได้ต้องมีองค์ประกอบ 3 ประการ คือ 1.ความรู้ความเข้าใจในปรากฏการณ์และกระบวนการต่างๆ ที่เกิดขึ้นในบรรยากาศ 2.สภาวะอากาศปัจจุบัน 3.ความสามารถที่จะผสมผสานองค์ประกอบทั้งสองข้างต้นเข้าด้วยกัน เพื่อคาดหมายการเปลี่ยนแปลงของบรรยากาศที่จะเกิดขึ้นในอนาคต โดยระยะเวลาของการพยากรณ์อากาศอาจเป็นการคาดหมายสำหรับช่วงเวลาไม่กี่ชั่วโมงข้างหน้า จนถึงการคาดหมายสิ่งที่จะเกิดขึ้นในอีกหลายปีจากปัจจุบัน ทั้งนี้ แบ่งชนิดของการพยากรณ์อากาศตามระยะเวลาที่คาดหมาย ดังนี้

1.การพยากรณ์ ปัจจุบัน คือการรายงานสภาวะอากาศที่เกิดขึ้นในปัจจุบัน และการคาดหมายสภาพลมฟ้าอากาศสำหรับช่วงเวลาไม่เกิน 2 ชั่วโมง 2.การพยากรณ์ระยะสั้นมาก คือการพยากรณ์สำหรับช่วงเวลาไม่เกิน 12 ชั่วโมง 3.การพยากรณ์ระยะสั้น คือการพยากรณ์สำหรับระยะเวลาเกินกว่า 12 ชั่วโมงขึ้นไปจนถึง 3 วัน 4.การพยากรณ์อากาศระยะปานกลาง คือการพยากรณ์สำหรับช่วงเวลาที่เกินกว่า 3 วันขึ้นไปจนถึง 10 วัน 5.การพยากรณ์ระยะยาว คือการพยากรณ์สำหรับช่วงเวลาระหว่าง 10 ถึง 30 วัน 6.การพยากรณ์ระยะนาน คือตั้งแต่ 30 วันจนถึง 2 ปี แบ่งเป็น 6.1 การคาดหมายรายเดือน 6.2 การคาดหมายราย 3 เดือน คือการคาดหมายค่าว่าเฉลี่ยของตัวแปรทางอุตุนิยมวิทยาในช่วงนั้น จะเบี่ยงเบนไปจากค่าเฉลี่ยทางภูมิอากาศอย่างไร 6.3 การคาดหมายรายฤดู คือการพยากรณ์ค่าเฉลี่ยของฤดูนั้น จะแตกต่างไปจากค่าเฉลี่ยทางภูมิอากาศอย่างไร 7.การพยากรณ์ภูมิอากาศ คือการพยากรณ์สำหรับช่วงเวลากว่า 2 ปีขึ้นไป แบ่งเป็น 7.1 การพยากรณ์การผันแปรของภูมิอากาศ คือการพยากรณ์ที่เกี่ยวข้องกับการผันแปรไปจากค่าปกติรายปีจนถึงหลายสิบปี 7.2 การพยากรณ์ภูมิอากาศ คือการพยากรณ์สภาพภูมิอากาศในอนาคต โดยพิจารณาทั้งสาเหตุจากธรรมชาติและจากการกระทำของมนุษย์

แม้จะก้าวหน้า แต่การพยากรณ์อากาศให้ถูกต้องสมบูรณ์โดยไม่มีความผิดพลาดนั้น เป็นสิ่งที่ไม่อาจกระทำได้ จากสาเหตุ 3 ประการ 1.ความรู้ความเข้าใจเกี่ยวกับปรากฏการณ์ต่างๆ ทางอุตุนิยมวิทยายังไม่สมบูรณ์ 2.บรรยากาศเป็นสิ่งที่ต่อเนื่องและมีการเปลี่ยนแปลงอยู่ตลอดเวลา แต่สถานีตรวจอากาศมีจำนวนน้อยและอยู่ห่างกันมาก รวมทั้งทำการตรวจเพียงบางเวลาเท่านั้น ทำให้ไม่อาจทราบสภาวะที่แท้จริงที่กำลังเกิดขึ้นอย่างสมบูรณ์ จึงเป็นไปไม่ได้ที่จะพยากรณ์อากาศให้มีรายละเอียดครบถ้วนถูต้อง

3.ธรรมชาติของกระบวนการที่เกิดขึ้นในบรรยากาศมีความละเอียดอ่อนซับซ้อนยิ่ง ปรากฏการณ์ ซึ่งมีขนาดเล็กหรือเกิดขึ้นในระยะสั้นๆ และไม่อาจตรวจพบได้จากการตรวจอากาศ อาจทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของสภาพลมฟ้าอากาศอย่างมากในระยะเวลาต่อมา ทำให้ผลการพยากรณ์อากาศผิดพลาดไปได้มาก สาเหตุนี้เป็นข้อจำกัดอย่างยิ่งในการพยากรณ์อากาศ เพราะเป็นเหตุให้การพยากรณ์อากาศมีความถูกต้องลดลงตามระยะเวลา นั่นคือการพยากรณ์สำหรับช่วงเวลาที่สั้นจะถูกต้องมากกว่าการพยากรณ์สำหรับช่วงเวลาที่นานกว่า

การพยากรณ์อากาศบริเวณเขตร้อนของโลกยากกว่าการพยากรณ์ในเขตอบอุ่นและเขตหนาว จากเหตุหลัก 3 ประการ 1.ความรู้ความเข้าใจเกี่ยวกับอุตุนิยมวิทยาเขตร้อนยังไม่ก้าวหน้าทัดเทียมกับอุตุนิยมวิทยาในเขตละติจูดสูง เพราะการศึกษาวิจัยในเขตร้อนมีน้อยกว่ามาก 2.สถานีตรวจอากาศในเขตร้อนมีจำนวนน้อยกว่า ทำให้ผลการตรวจอากาศมีน้อยกว่า 3.ลมฟ้าอากาศในบริเวณละติจูดสูงส่วนมากเป็นระบบขนาดใหญ่ ซึ่งเกิดจากมวลอากาศที่แตกต่างกันมาพบกัน ทำให้ตรวจพบได้โดยง่าย เช่นฝนที่เกิดจากแนวปะทะอากาศมีความยาวกว่า 1,000 กิโลเมตร ขณะที่ระบบลมฟ้าอากาศในเขตร้อนส่วนมากมีขนาดเล็ก เพราะไม่ได้เกิดจากความแตกต่างของมวลอากาศ เช่นฝนที่ตกเป็นบริเวณแคบๆ