第一次飞跃，器测发明和理论发展13世纪末到16世纪，气象观测仪器相继被发明出来，标准的观测仪器、统一的度量单位、明确的记录格式的出现，改变了人类几千年来对自然现象只做定性描述的状况，使得用“量”的范畴来描述自然现象成为现实。从17世纪开始，实现了近代气象科学的第一次飞跃。
第二次飞跃
地面天气图和挪威学派
19世纪中叶开始，地面气象观测网逐步建立，天气图诞生，无线电报的发明使绘制当日天气图成为可能，V.皮叶克尼斯创立了锋面学说，提出了著名的斜压概念和环流理论从此天气学和动力气象学形成并得到发展。
第三次飞跃
高空天气图和芝加哥学派
伴随着高空探测技术的发展，人们获得了更多的高空气象资料，对大气的垂直结构有了真正的了解。芝加哥学派的创始人罗斯贝于 1939年提出了长波动力学，创立了长波理论，在中纬度西风急流、位势涡度守恒等多个领域的研究上取得了开拓性和具有影响力的成就。
第四次飞跃
现代大气动力学基础上的气象学
随着以遥感和计算机技术为代表的新技术的出现，使得大气科学获得了迅速发展。人们逐渐认识到大气运动的复杂性，它包含小到湍流微团大到横跨整个半球的超长波等各种尺度的大气运动。
