天气学综合广阔地理空间上同时刻大气运动状况进行分析并作出天气预报的学科，分析部分为天气分析学，预报部分为天气预报学。

天气预报学是指在传统的天气学、数理统计与预报员经验相结合的天气预报方法的基础上，融合了数值预报及卫星、雷达、风廓线仪等主要的现代探测技术资料的套用方法的学科。

天气预报学的研究内容有：天气形势的预报，如天气系统的外推和运动学预报法、高空天气形势的预报、卫星云图在天气形势预报中的套用等；天气分析和预报，如天气预报的基本方法、大风天气过程的预报、寒潮天气过程的预报等；天气诊断分析，如气象场的客观分析、水平流场分析、水汽通量、水汽通量散度及降水量的计算等。

天气工程学是天气预报学的一项新发展，是研究经典的传统天气预报方法向数位化、客观化天气预测技术转化的一门科学，是套用现代数值预报学、动力气象学、天气预测学、计算机通讯与网路技术、图形图像技术的多学科成果，组织综合天气分析、预测预警工程设计与实施并形成业务能力的一门新学科。

天气系统工程的组织与实施应注意以下几个方面：

①研究与设计表明，组织一项天气系统工程的设计首先要强调总体设计。当前在缺乏经验或尚不具备一定能力的单位或人员(尤其是初学者)往往把研究、学习与系统工程设计混淆起来，因此，强调工程的总体设计是天气预报业务走向工程化必须首先确立的方向。

②国际标準化组织(ISO)对计算机图形图像产品设计有明确规範。WMO对气象业务产品，对资料传输、天气业务系统建设均提出规範要求。国家气象部门对天气分析预报业务用的主要工具——天气图底图的版式和投影有规範。

③强调系统设计中以天气分析预测为核心重视天气和物理概念。当前，强调系统设计要以天气分析预测为核心内容来设计，重视天气和物理概念十分必要。

所谓系统的天气分析预测的表达能力是指从系统设计一开始，就必须强调系统提交给使用者的气象信息和产品要保持其科学性与準确性。