主題:氣象/特色條目
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水循環是指水由地球不同的地方透過吸收太陽以來的能量轉變存在的模式到地球中另一些地方，例如：地面的水份被太陽蒸發成為空氣中的水蒸氣。而水在地球的存在模式包括有固態、液態和氣態。而地球中的水多數存在於大氣層中、地面、地底、湖泊、河流及海洋中。 水會透過一些物理作用，例如：蒸發、降水、滲透、表面的流動和表底下流動等，由一個地方移動至另一個地方。如水由河川流動至海洋。
水循環指水在一個既沒有起點亦沒有終點的循環中不斷移動或改變存在的模式。當水在地球中移動時，將會在氣態、固態和液態，三個狀態中不斷轉變。水由一個地方移動至另一個地方所需的時間可以秒作單位，亦可以是數以千年計。而地球中的總水量約為1.37 X 109 km3，其中以包含海洋的含水量。而儘管水在水循環中不斷改變，但地球的含水量基本不變。
水會透過各種物理變化或生物物理變化而達成移動。而蒸餾和降水在整個水循環中擔當一個非常重要的角色，這兩個過程於每年令505,000 km3的水產生移動。它們亦令地球中大部份水產生移動。河流所帶動的水流只屬於中等，而由冰直接昇華至水蒸氣更是非常少。
天氣圖（英語：weather chart）是將特定地區某段時間的氣象要素表現在地圖上，能夠幫助閱讀者掌握天氣狀況。天氣圖的創始者包括威廉·瑞德菲爾（William Redfield）、威廉·瑞德（William Reid）、艾力亞斯·盧米斯（Elias Loomis）、以及法蘭西斯·高頓（Francis Galton），他們為了研究出一套關於暴風系統的理論，而製作出了第一張天氣圖。天氣圖是測量或追蹤各種相關數值，例如氣壓、溫度、雲量等，再將之描繪在地圖上。天氣圖上通常會標註各種記號，以代表雲量、降水，或其他重要資訊。舉例來說，一個「H」符號代表高氣壓，將能夠判定當地應該會有穩定的天氣。而一個「L」記號則代表了低氣壓，通常會帶來降水與不穩定的天氣。此外，航空所用的天氣圖經常會包含湍流和大氣結冰的記號。
高速氣流，或稱噴射氣流、高空急流（英語：Jet Stream），是行星尺度的大氣環流。在地球上，指數條圍繞地球的強而窄的高速氣流帶，集中在對流層頂，在中高緯西風帶內或在低緯度地區都可出現。其水平長度達上萬公里，寬數百公里，厚數公里。中心風速有時可達每小時200至300公里的偏西風，而且可以有一個或多個風速極大中心，具有強大的水平風切變和垂直風切變。高速氣流附近亦有強大風切變，這也是所謂飛機上的亂流。
噴射氣流是第二次世界大戰時，美國B-29轟炸機在日本進行轟炸時無意中發現的。當時自美軍基地起飛，朝向日本群島向西飛的B-29轟炸機的機員曾發覺某種奇妙的現象，即在引擎正常運作而沒有機械故障的徵兆下，儀器的指針卻顯示飛機的移動速度很慢。經研究後才發現，日本上空有一道噴射氣流由西向東一直到美洲。在高空中以數百公里時速由西向東吹的噴流會大大減低飛機前進的速度。因此從亞洲飛往北美和加拿大的航機多會取道這高速氣流帶，以縮短航程和節省燃油，而回程則可能會取道北極航線 。
極地高空急流一般出現在大氣層250百帕，即海拔7至12公里（23,000至39,000英尺）處。更弱的亞熱帶高空急流的高度（英語：altitude）更高，海拔10至16公里（33,000至52,000英尺）。夏季，北半球極地急流偏北；冬季，北半球極地急流偏南。高空急流的寬度為數百公里(千米)，厚度小於5km。
高空急流的路徑為曲流形狀，曲流的形狀自西向東傳播，但速度（即「相速度」）要大大小於實際風速。環繞地球的高空急流一般有4-5個大尺度的羅斯貝波，這是由地球自轉的科氏力（英語：Coriolis Force）導致的。高空急流的曲流發展，最終會形成與高空急流脫離的單獨的氣旋與反氣旋。
高空急流的風速超過每小時90km，最大記錄是每小時398km。
龍捲風，又稱龍捲、捲風，是一種相當猛烈的天氣現象，由快速旋轉並造成直立中空管狀的氣流形成。龍捲風大小不一，但形狀一般都呈上大下小的漏斗狀，「漏斗」上接積雨雲（極少數情況下為積雲），下部一般與地面接觸並且常被灰塵或碎片殘骸等包圍。
多數龍捲風直徑約75米，風速在每小時64千米至177千米之間，可橫掃數千米。還有一些龍捲風風速可超過每小時480千米，直徑達1.6千米以上，移動路徑超過100千米。
雖然除南極洲外的每塊大陸都有龍捲風，但美國遭受的龍捲風比任何國家或地區都多。除此之外，龍捲風在加拿大南部、亞洲中南部和東部、南美洲中東部、非洲南部、歐洲西北部和東南部、澳大利亞西部和東南部以及新西蘭等地區皆常出現。
龍捲風的強度等級由藤田級數（或稱「藤田皮爾森龍捲等級」）和改良藤田級數劃分，可由高解像度多普勒雷達的數據或攝影測量法得到。需要注意的是，龍捲風的強度並不能描述任何大小和寬度的龍捲風。
龍捲風的破壞力由小到大，可按藤田級數劃分為F0至F5級，也可按改進型藤田級數劃分為EF0到EF5級6個等級。EF0級的龍捲風可能只會損傷樹木，對較為結實的建築沒有影響，但EF5級的龍捲風就可能把建築物吹得只剩下地基，甚至讓高大的摩天大樓扭曲起來。
此外，相類似的TORRO分級法將龍捲風分為T0至T11共12個等級，T0級表示極其弱的龍捲風，T11級代表已知的最強的龍捲風。
天氣預報（測）或氣象預報（測）是使用現代科學技術對未來某一地點地球大氣層的狀態進行預測。從史前人類就已經開始對天氣進行預測來相應地安排其工作與生活（比如農業生產、軍事行動等等）。今天的天氣預報主要是使用收集大量的數據（氣溫、濕度、風向和風速、氣壓等等），然後使用目前對大氣過程的認識（氣象學）來確定未來空氣變化。由於大氣過程的混亂以及今天科學並沒有最終透徹地了解大氣過程，因此天氣預報總是有一定誤差的。
從17世紀開始科學家開始使用科學儀器（比如氣壓表）來測量天氣狀態，並使用這些數據來做天氣預報。但很長時間裏人們只能使用當地的氣象數據來做天氣預報，因為當時人們無法快速地將數據傳遞到遠處。1837年電報被發明後人們才能夠使用大面積的氣象數據來做天氣預報。20世紀氣象學發展迅速。人類對大氣過程的了解也越來越明確。1970年代數碼化天氣預測隨電腦技術發展出現並且發展迅速，今天成為天氣預報最主要的方式。
在數據同化的過程中被採集的數據與用來做預報的數字模型結合在一起來產生氣象分析。其結果是目前大氣狀態的最好估計，它是一個三維的溫度、濕度、氣壓和風速、風向的表示。
數字天氣預報是使用電腦來模擬大氣。它使用數據同化的結果作為其出發點，按照今天物理學和流體力學的結果來計算大氣隨時間的變化。由於流體力學的方程組非常複雜，因此只有使用超級計算機才能夠進行數字天氣預報。這個模型計算的輸出是天氣預報的基礎。
公眾是天氣預報的一個主要用戶。不但天氣災害如冰雹、颶風等等對公眾生活有巨大的影響和威脅，即使日常生活、節假日安排、穿衣等等也要依靠天氣預報。電視、廣播、報紙、互聯網中均有對公眾的天氣預報服務。
閃電，在大氣科學中指大氣中的強放電現象。在夏季的雷雨天氣，雷電現象較為常見。它的發生與雲層中氣流的運動強度有關。有資料顯示，冬季下雪時也可能發生雷電現象，即雷雪，但是發生機會相當微小。若有嚴重的火山爆發時，或是原子彈爆炸產生曇狀雲，空中可能因短路而發生閃電。
閃電的放電作用通常會產生電光。雷電起因一般被認為是雲層內的各種微粒因為碰撞摩擦而積累電荷，當電荷的量達到一定的水平，等效於雲層間或者雲層與大地之間的電壓達到或超過某個特定的值時，會因為局部電場強度達到或超過當時條件下空氣的電擊穿強度從而引起放電。空氣中的電力經過放電作用急速地將空氣加熱、膨脹，因膨脹而被壓縮成等離子，再而產生了閃電的特殊構件雷（衝擊波的聲音）。目前對於放電具體過程的認識還不能透徹明白，一般被認為和長間隙擊穿的現象相類似。
閃電的電流很大，其峰值一般能達到幾萬安培，但是其持續的時間很短，一般只有幾十微秒。所以閃電電流的能量不如想像的那麼巨大。不過雷電電流的功率很大，對建築物和其他設備尤其是電器設備的破壞十分巨大，所以需要安裝避雷針或避雷器等以在一定程度上保護這些建築和設備的安全。
按閃電在空氣中發生的部位，大概可分為雲中、雲間或雲地之間三大種類放電。雲中放電占閃電的絕大多數，雲地之間放電者則是對人類的生產和生活產生影響的主要形式。