3.3.1大气环流的基本模式
大气环流是指全球范围的大尺度大气运动的基本状况。这种大范围大气运动的水平尺度在数千千米以上，垂直尺度在10千米以上，时间尺度在数周以上，它可支配季节的天气状况，甚至影响到整个气候的变化。同时它还是各种不同尺度的天气系统发生、发展和移动的背景条件。在假定地表性质均匀和无摩擦力的条件下，由气压梯度力和地转偏向力共同作用形成的大气环流基本呈现纬向环流，形成三个行星风带和四个行星气压带。三个行星风带，即低纬信风带、中纬西风带和高纬东风带；四个行星气压带，即赤道低气压带、副热带高气压带、副极地低气压带和极地高气压带。
三圈大气环流模型示意图（引自米勒等的专辑，1982）3.3.2大尺度天气系统大尺度天气系统的水平尺度为数百到数千千米，典型尺度为2000千米，时间尺度为数天到数周，如西风带中的高压脊与低压槽、冷暖气团与锋面、温带气旋与反气旋、副热带高压以及热带气旋等系统。
中高纬度的高空为西风波，当高压脊和低压槽发展，振幅加大到一定程度便形成了阻塞高压和切断低压。一般而言，在低压槽和切断低压的前部会有中低云系发展，出现降水（雨或雪）的概率较大。特别是当阻塞高压崩溃和切断低压东移时，往往会造成大范围冷空气东移南下甚至爆发寒潮天气。高空天气系统的发展和变化还会直接引导着地面天气系统的发生和发展。
气团是在水平方向上物理属性相对均匀的大范围空气团，其内部天气比较稳定。大气中冷暖两种不同性质气团的交界面（过渡带）称为锋面。根据锋面在移动过程中冷暖气团所占的主次地位，可将锋面分为冷锋和暖锋。冷锋就是锋面在移动过程中冷气团起主导作用，推动锋面向暖气团一侧移动。暖锋则是锋面在移动过程中暖气团起主导作用，推动锋面向冷气团一侧移动。而当冷暖气团势力相当，锋面移动很慢时，称为准静止锋。另外，当暖气团、较冷气团和更冷气团三种不同的气团相遇时，首先会构成两个锋面，然后其中一个锋面追上另一个锋面，即形成锢囚锋。锋面附近的气压、温度、风等气象要素往往会表现出突变性，天气现象较为剧烈，常出现不同程度、不同性质的降水、降温和大风等天气。暖锋天气模式温带天气系统在近地面主要表现为气旋和反气旋。中纬度的气旋由于南北方温差较大，故多为锋面气旋。锋面气旋是一个逆时针旋转的涡旋，中心气压最低，它是温带地区产生较大范围云雨天气的主要天气系统。温带反气旋对中国冬季的天气会产生重要影响，它在高空气流引导下一次次发展东南移，可造成大范围的冷空气活动甚至寒潮。
副热带高压属暖性高压，为深厚系统，它是制约低纬度和中纬度大气环流的重要系统之一。副热带高压简称副高，副高所控制的地区由于盛行下沉气流，因此以晴朗、少云、微风和炎热天气为主。但是在副高的西北部边缘因与西风带的低槽、锋面、气旋等天气系统相交绥，气流上升运动强烈，水汽比较充沛，因而多云雨天气。其中，西太平洋副高的位置与进退直接关系到中国东部夏季雨带的南北移动，且它的强度和变化决定了各地雨量的大小。每年6月中下旬，西太平洋副高脊线在20°～25°N间徘徊时间较长，形成了江淮流域的梅雨。青藏高压也是副高的重要组成部分，它与高原雨季密切相关，同时对长江中下游的梅雨异常也有影响。
热带气旋是在东风波或赤道辐合带扰动基础上发展，形成于海洋上的一种热带风暴。热带气旋的强度有很大差异，根据气旋中心附近最大平均风力，可划分为热带低压、热带风暴、强热带风暴和台风几个不同的等级。其中发展强盛中心最大风力≥32.7米/秒的热带气旋称为台风，在大西洋地区和东太平洋地区称为飓风。台风是一个强大而深厚的气旋性涡旋，发展成熟的台风按低层气流的水平分布，可分为外圈、中圈和内圈（即台风眼区）；按气流的垂直分布，大致分为流入层、中层和流出层。当台风影响和经过时，常常会带来狂风、暴雨和暴潮，酿成灾害。但同时它也有有益的一面，它是低纬度降水的主要来源之一，有利于缓解某些地区出现的旱情。
3.3.3中尺度天气系统
中尺度天气系统的水平尺度几十千米到二三百千米，典型尺度20千米，时间尺度从一小时到十几小时，如地面天气图上的飑线、中尺度辐合线、中尺度气旋和中尺度雷暴高压等天气系统，卫星云图上的中尺度云团和中尺度对流辐合体（即mCC）以及多普勒天气雷达速度场上的中尺度辐合线、中尺度气旋等。中尺度天气系统伴有比较剧烈的垂直运动，因而会产生强阵风、大雨，甚至冰雹等天气现象，是最具破坏力的尺度之一。
3.3.4小尺度天气系统
小尺度天气系统的水平尺度几十米到十几千米，典型尺度2千米，时间尺度从几分钟到一小时，如小尺度涡旋、龙卷风以及海陆风、山谷风和焚风等，它们大都与下垫面状况、地形起伏、水陆分布和城市结构有关。其中，龙卷风是一种与强烈对流云相伴出现的具有垂直轴的小范围涡旋，总有一个如同“象鼻子”一样的漏斗云柱挂在对流云底部，盘旋而下，当接触到地面时会带来强烈的天气现象，也可以说它是强烈对流云巨大能量中的一小部分在很小的区域内集中释放的一种形式。多数风龙卷的直径一般在十几米到几百米，平均250米左右，最大1千米。龙卷风往往带有突发性，破坏力更大。美国是龙卷风出现最多的国家，中国也有龙卷风的出现。
大气运动的能量和原动力主要来自太阳。太阳辐射在地球表面分布的不均匀性，导致了气压在地球表面分布的不均匀性；气压水平分布的不均匀性，产生了大气的水平运动——风。
正是大气的水平运动，使不同纬度间大气热量、水汽得以交换，创造了天气变化和云雨形成的条件。风，可帮助植物散播花粉；让植物群体内的空气不断更新，改善植株周围空气的二氧化碳浓度，使光合作用保持在较高水平上；频频摇动枝叶，让每片枝叶都能享受阳光的照射，制造出更多的糖分。风也是一种自然能源，很早以前，人类就学会制造风车，借风力吹动风车来抽水和加工粮食，现在人们还利用风车来发电。然而，台风、龙卷风、飑线风又会危及人类生命财产。
大气的垂直运动，完成了大气在垂直方向上的热量、动量、水汽和杂质的交换，是产生云雨的不可或缺的动力条件。云雨形成在空中，而形成云雨的基本原料——水汽和杂质却集中在对流层底层。正是大气中的上升运动，把水汽和杂质从大气底层搬运至高空，并在上升过程中不断降温使水汽达到饱和后凝结成云；此外，细小的云滴还要借助上升气流的托举，才能在云中逐渐长大为雨滴形成降水。
大气的水平运动常常和垂直运动相互关联。大气是连续的流体，根据流量连续性原理，地面高气压中气流向外辐散，引起下沉运动；地面低气压四周气流向低压中心辐合，引起上升运动；冷暖空气相向运动时，暖空气沿冷空气向上爬升；气流遇山脉阻挡时，将沿山坡爬升。
大气不停地运动，带来了风云变换，阴晴雨雪。