Gözlem verileri, sayısal hava tahmini (NWP) modellerine girdi olarak kullanılır. Bu bilgisayar modelleri, atmosferin davranışını tahmin etmek için iyi kurulmuş fiziksel yasaları temsil eden karmaşık matematiksel denklemleri içerir.
Modelde atmosfer, küresel bir hava tahmini için 20 km çapında ve birkaç yüz metre yüksekliğinde ve tek bir ülke için yerel bir hava tahmini için 2 km çapında sonlu büyüklükte birçok “bloğa” bölünmüştür. Denklemlerin çözümü, gerekli tahmin uzunluğuna (teslim süresi) ulaşılana kadar birkaç dakikalık zaman adımlarında ilerler. Bu, gereken muazzam sayıda hesaplamayı gerçekleştirmek için çok hızlı yüksek performanslı bilgisayarlar gerektirir. Nihai ürünler rüzgar, sıcaklık, nem, yağış ve diğer meteorolojik unsurların tahminleridir. Atmosferi simüle etmek için kullanılan denklemler kesin olmadığından NWP yaklaşımı mükemmel değildir. Özellikle okyanuslar ve uzak bölgeler üzerinde çok sayıda gözlem boşluğu bulunduğundan, atmosferin ilk durumu da tam olarak bilinmemektedir. Bununla birlikte, NWP, günlük hava değişikliklerini tahmin etmede en iyi yaklaşımdır. NWP modellerinden gelen tahminler, doğruluk ve teslim süresi açısından yıllar içinde önemli gelişmeler göstermiştir. Modeller, hava sistemlerinin büyük ölçekli olma eğiliminde olduğu orta enlemlerde yüksek becerilere sahiptir; ancak tropik bölgelerde yaygın olan yerel gök gürültülü fırtınalar gibi geçici, küçük ölçekli sistemleri tahmin etme konusunda nispeten düşük becerilere sahiptirler.
