诺曼·菲利普斯（Norman Phillips）提出了一个可以真实描述对流层的月和季度天气模式的数学模型，该模型成为第一个成功的。紧接着菲利普斯的工作，几个研究小组开始创造“大气环流模式”。第一个包含有海洋和大气过程的大气环流模式是在20世纪60年代由NOAA的发展起来的。到了20世纪80年代早期，美国的已经发展出社群大气模式，其后还得到不断的完善，直到21世纪还在使用。在1996年，模式中开始考虑和模拟土壤和植被类型，从而得到更接近真实的预报。目前，海洋-大气相互耦合的气候模式被用来研究气候变化，比如开发