直到18-19世纪，由于物理学和化学的发展以及气压、温度、湿度和风等测量仪器的陆续发明，使大气科学研究由单纯的描述进入了可以定量分析的阶段 。1820年，德国人布德兰绘制了第一张地面天气图，开创了近代天气分析和预报方法 。
1835年，法国人科利奥里提出风偏转的概念；而1857年荷兰人白贝罗提出风和气压的关系，他们的概念都成为大气动力学和天气分析的基础 。1920年前后，挪威的皮耶克尼斯父子提出了一套名为“极锋学说”的理论，来说明中纬度地区的天气变化情况 。
这套理论在1920年代发表之后，至今已有70多年，但仍然是今日作天气预报的主要理论依据，亦为分析和预报未来1-2天的天气奠定了理论基础 。1930年代，无线电探空仪的广泛使用，真正开始了三维空间的大气科学研究 。
根据大量探资料绘制的高空天气图，发现了大气长波 。1939年罗斯贝提出了长波动力学，他的理论亦对天气预报有莫大的贡献 。
到了1950年代至60年代，电脑、天气雷达，卫星和遥感的技术的应用，使大气的各种现象，大至大气环流，小至雨滴的形成过程，都可依照物理学和化学的数学形式来表示，从而使大气科学有了突飞猛进的发展 。编辑本段发展的进程萌芽时期 萌芽时期主要指16世纪中叶以前这一漫长时期，这时期的特点是由于 军事气象学人类生活和生产的需要，进行一些零星的，局部的气象观测，积累了一些感性认识和经验，对某些天气现象做出一定的解释 。
中国在这一时期，在此领域中有不少成就，而且是居于世界领先行列的 。远在三千年前，殷代甲骨文中已有关于风、云、雨、雪、虹、霞、龙卷、雷暴等文字记载，还常卜问未来十天的天气（称为“卜旬”），并将实况记录下来以资验证 。
春秋战国时代已能根据风、云、物候的观测记录，确定廿四节气，对指导黄河流域的农业生产季节意义很大，并沿用到现代 。秦汉时代还出现了《吕氏春秋》、《淮南子》和《礼记》等内容涉及物候的书籍，这些都是世界上最早关于物候的文献 。
气象观测仪器也是中国的最早发明 。在西汉时（公元前104年），已盛行伣、铜凤凰和相风铜鸟等三种风向器，到唐代又发展到在固定地方用相风鸟，在军队中用鸡毛编成的风向器测风 。
欧洲到20世纪才有用候风鸟测风的记载 。在西汉时还利用羽毛、木炭等物的吸湿特性来测量空气湿度 。
宋代曾有僧赞宁（公元10世纪）利用土炭湿度计来预报晴雨 。关于降水的记录亦以中国最早，据《后汉书》记载，在当时曾要求所辖各郡国，每年从立春到立秋这段时间内，向朝廷汇报雨泽情况，此后历代对各地雨情都很重视 。
所以中国的雨量和水旱灾记录丰富，历史亦最悠久 。由于生产和生活的需要，人类迫切要求预知未来天气的变化，并在长期观测实践中，积累了不少经验 。
这些经验被用简短的韵语来表达，以便于记忆和运用，这就是天气谚语 。中国天气谚语是极丰富的，除一部分封建迷信的内容外，大多是历代劳动人民看天经验的结晶 。
唐代黄子发的“相雨书”，元末明初出现的娄元礼编的《田家五行》和明末徐光启编写的《农政全书占候》都是总结群众预报天气经验的著作 。在国外，气象学的萌芽也很早，公元前4世纪希腊大哲学家亚里斯多德（Aristotle）所著《气象学》（Meteorolosis）一书（约在公元前350年）综合论述水、空气和地震等问题对大气现象也作了适当的解释 。
现在气象学的外文名字就是从亚里斯多德的原书名演变而来的 。总之，在气象学萌芽时期，中国和希腊是露过锋芒的，这时从学科性质来讲，气象学与天文学是混在一起的，可 。
夏天太阳炙烤着大地，在大气层中，有着大量水汽的热空气流，迅速地向高空气中上升 。
这时，地面上虽然很热，但在高空中却依然很冷 。当湿热的空气进入到高空并冷下来时，它夹带的一小部分水汽凝结成小水滴；当小水滴继续变冷时，就被冻成小冰晶了 。
小冰晶从高空降落下来，在降落的同时兼并了很多温度低于0℃的小水滴，在自己身上冻结，成为冰粒；有时候在下降的中途，遇上一股由下往上吹的强风，也就是所说的上升气流，又再一次把它带回高空中去 。这些小冰粒在高空中，再度的受冷，与温度低于0℃的小水滴碰撞在一起，并兼并它们，把小水滴冻结在自己的身上，因此它的表面上又包上一层冰 。
就是这样，它在空中不停的翻腾，不断与温度低于0℃的小水滴相碰撞，再一次穿上一件又一件冰做的外套，一直到变到一定的重量时上升气流无法再把它带到高空中时，于是就一落千丈，从高空中降落下来——下冰雹了 。
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