人類在日常生活中，比較關注氣象的問題，依此安排自己的出行、生產等問題。這裏的氣象也就是我們常說的天氣。天氣是指經常不斷變化著的大氣狀態，既是一定時間和空間內的大氣狀態，也是大氣狀態在一定時間間隔內的連續變化，所以可以理解為天氣現象和天氣過程的統稱。天氣現象是指發生在大氣中的各種自然現象，即某瞬時內大氣中各種氣象要素（如氣溫、氣壓、濕度、風、雲、霧、雨、雪、霜、雷、雹等）空間分布的綜合表現。天氣過程就是一定地區的天氣現象隨時間的變化過程。本章著重講述了大氣層、天氣與人類生活、天氣預報、氣象衛星，以及各種天氣現象。
大氣層概說
天氣和大氣是密不可分的，所以要講清楚天氣的問題，我們必須從大氣入手。
這裏所說的大氣，就是大氣層。大氣層又叫大氣圈，它是包圍在地球周圍的一層很厚的氣體。大氣層的成分是氮氣、氧氣、氬氣、二氧化碳以及少量的稀有氣體和水蒸氣。按體積計算，氮氣約占781％，氧氣約占209％，氬氣約占093％，二氧化碳、稀有氣體和水蒸氣約占07%。
大氣層的厚度在1000千米以上，但沒有明顯的界限。大氣層中空氣的密度隨著高度的增加而減小，高度越高空氣就越稀薄。隨著高度的不同，大氣層也表現出不同的特點。根據不同高度的大氣層表現出的不同特點，科學家把整個大氣層分為5層。這五層從下往上分別是對流層、平流層、中間層、暖層和散逸層。我們平時所見到的陰晴雨雪和風霜雷電等大部分天氣變化就發生在對流層中。
對流層位於大氣層的最底層，它集中了約75％的大氣質量和90％以上的水汽質量。它的下界與地表相接，上界高度隨地理緯度和季節而變化。在低緯度地區平均高度為17～18千米，在中緯度地區平均為10～12千米，極地平均為8～9千米，並且夏季高於冬季。在對流層中，氣溫隨高度升高而降低，平均每上升100米，氣溫約降低065℃。氣溫隨高度升高而降低是由於對流層大氣的主要熱源是地麵長波輻射，離地麵越高，受熱越少，氣溫就越低。但在一定條件下，對流層中也會出現氣溫隨高度增加而上升的現象，稱之為“逆溫現象”。
天氣概說由於對流層離地表最近，所以受地表影響也最大。我們知道冷空氣要比熱空氣重得多，所以在對流層中，空氣總是從上往下有規則地運動著，這就是對流層中的空氣垂直運動。但是氣象要素（氣溫、濕度等）在對流層中的水平分布並不均勻。有的地方氣溫高一些，有的地方氣溫低一些，所以在對流層中空氣的無規則的亂流混合運動也很強烈。空氣有規則的垂直運動和無規則的亂流混合運動就導致了對流層中上下層水汽、塵埃、熱量發生交換混合。水汽、塵埃和熱量等要素的不斷交換，就產生了雲、霧、雨、雪等天氣的變化。這種變化是怎樣產生的呢？這就涉及天氣係統了。
知識點大氣層的結構
天氣係統的變化大多在對流層內完成。科學家根據氣流和天氣現象分布的特點又將對流層分為下層、中層和上層。
下層：下層又稱擾動層或摩擦層，其範圍一般是自地麵到2千米高度。隨季節和晝夜的不同，下層的範圍也有一些變動，一般是夏季高於冬季，白天高於夜間。在這層裏氣流受地麵的摩擦作用的影響較大，湍流交換作用特別強盛。通常，隨著高度的增加、風速增大，以及風向偏轉，這層受地麵熱力作用的影響，氣溫亦有明顯的日變化。由於本層的水汽、塵粒含量較多，因而低雲、霧、浮塵等出現頻繁。
中層：中層的底界在摩擦層頂，上層高度約為6千米。它受地麵影響比摩擦層小得多，氣流狀況基本上可表征整個對流層空氣運動的趨勢。大氣中的雲和降水大都產生在這一層內。
上層：上層的範圍是從6千米高度伸展到對流層的頂部。這一層受地麵的影響更小，氣溫常年都在0℃以下，水汽含量較少，各種雲都由冰晶和過冷水滴組成。在中緯度和熱帶地區，這一層中常出現風速等於或大於30米/秒的強風帶，即所謂的急流。
為了對大氣層和天氣的變化有一個比較全麵的認識，我們這裏對除對流層以外的大氣層也做一簡單的介紹。
平流層：平流層位於對流層之上。在中低緯度地區，平流層位於離地表10~50千米的高度，而在極地，此層則始於離地表8千米左右。與對流層不同的是平流層上熱下冷。平流層之所以與對流層相反，隨高度上升氣溫上升，是因為它的熱量主要來自太陽輻射。因為平流層垂直氣溫分層表現出高溫層置上而低溫層置下的特點，所以這一層的大氣運動較為穩定。正是基於對平流層大氣狀態相對穩定的認識，商業客機一般都是在離地麵10千米的高空飛行的。當然，這一層的大氣也不是絕對穩定的，飛機在這一層飛行的時，有時也會遇到強烈的氣流，這大多是因為在對流層發生了對流超越現象。