随着计算机技术及应用的飞速发展，现代大气环流研究乃至整个大气科学的一个显著进展，是自20世纪40年代以来流体力学原始方程组数值预报模式的问世与发展。它已成为各种尺度天气预报、气候模拟、预测以及地球流体动力学研究的有力工具。我们通过第二章的学习已经了解到，描述大气运动的是一组非线性的偏微分方程，无法求得理论解析解。只有借助电子计算机和数值离散方法，才可以求得大气运动方程组的离散形式(称大气模式)和相应的数值解。举例而言，如果大气模式中的变量(又称预报量)的时间变化也是离散化的，给定预报量在某一时刻的值，利用大气模式按一定时间步长外推，就能求得它在任意时刻的预报量。这样的模式应用于大气环流研究，就是所谓的大气环流模式(简称GCM)。大气环流模式有许多种类，简单的如能量平衡模式，它只考虑大气热力过程；复杂的如考虑热力、动力学及太阳辐射、海洋、冰雪、陆地和生物圈等作用的流体力学方程模式。事实上，一些先进的大气环流模式的数值解与实际观测值是如此接近(如图3.4)，以至于在实际天气预报中，它已成为天气学家必不可少的预报工具。
