אנדראה סלציוס (1742) אסטרונום שוודי, הציע להשתמש בטרמומטר מדויק יותר. כך חילק את המרווח בין 0 ל-100 מעלות למאה חלקים. מעניין, שהוא קבע את נקודת הרתיחה של המים ב-0 מעלות ואילו את נקודת ההתכה ב-100 מעלות, בהמשך הפכו את הסקלה.
בנג'מין פרנקלין (1743) הבחין בתנועה האנטי-ציקלונית של הרוחות בפריפריה של ציקלון טרופי.
דניאל רטרפורד (1772) הגדיר לראשונה את החנקן, אותו הוא כינה אוויר פלוגיסטון.
אנטוני לבואזיה (1783) הגדיר לראשונה את החמצן, כך יכול היה לפתח תאוריה שתסביר את מהות תופעת הבעירה. הוא פיקפק בתיאורית הפלוגיסטון והניח במקומה את התאוריה הקלורית.
בשנת 1783 הוצג לראשונה היגרומטר-שערה על ידי הממציא הוראס בנדיקט דה סוסאר.
החיזויים הראשונים.
הכימאי האנגלי ג'ון דלטון (1766–1844) חיפש בין השנים 1788–1792 את השפעתם של לחצים ברומטריים על מזג האוויר. דלטון הגיע לממצאים חשובים וגילה מהם הגורמים לגשם, טמפרטורה, וכיוון הרוח. למרות כל אלו, לא היו עדיין מספיק כלים כדי לחזות את מזג האוויר באופן מדויק יותר.
ג'יימס ג'ול (1818–1889), פיזיקאי אנגלי, ביצע ניסוי שגילה לו את הקשר בין עלייה בטמפרטורה של המים ביחס לאנרגיה של חומר מאסיבי בו השתמש. כך גילה את חוק שימור האנרגיה, כלומר, שאנרגיה אינה נעלמת אלא מחליפה צורה בלבד. בעקבות תגליותיו של ג'ול, ניסח הפיזיקאי הגרמני הרמן פון הלמהולץ את החוקיות המתמטית של חוק שימור האנרגיה.
בנג'מין פרנקלין, התגורר בפילדלפיה, שם פגעה סערת הוריקן בשנת 1743. הרוחות באותו יום נשבו מכיוון צפון; אולם בבוסטון, שמיקומה צפוני לפילדלפיה, היה יום בהיר, כך שהסערה נעה מדרום לצפון למרות שהרוחות נשבו מצפון לדרום. מסקנתו הייתה כי סערה מתקדמת בכיוון מסוים בלי קשר לכיוון נשיבת הרוח.
בשנת 1821 פקד הוריקן את אזור צפון החוף המזרחי של ארצות הברית. אדם בשם ויליאם רדפילד יצא לעקוב אחר ההוריקן והבחין שבאזור מגוריו נפלו העצים עקב הרוחות בכיוון אחד, בעוד שבמקום מרוחק יותר נפלו העצים בכיוון אחר. רדפילד החליט לערוך מחקר בנושא ובמשך עשר שנים קיבץ עדויות ושוחח עם יורדי ים. בתום המחקר פרסם מאמר בו טען שמערכת רוח הוריקן סובבת בצורה מעגלית, נגד כיוון השעון. בנוסף כתב שמיקום הסערה מתקדם באיטיות יחסית, על אף שבתוך הסערה נושבות הרוחות מהר.
ויליאס לומיס וג'יימס אסם מיפו לראשונה את נתוני מזג האוויר בשנת 1840. בעזרת המפות שאספו הראו שהסערות מתקדמות מכיוון מערב לכיוון מזרח. בתקופה זו גם הקימו את המרכז המטאורולוגי הראשון בארצות הברית.
כאשר הומצא הטלגרף (1844) כבר היו תחנות מטאורולוגיות רבות פזורות ברחבי ארצות הברית. התחנות עברו במהרה להשתמש במכשיר החדש כדי לדווח על תצפיותיהן. באותו הזמן גם הוקמו תחנות מטאורולוגיות באירופה, שבדרך כלל הוקמו כתוצאה מאסונות טבע נוראיים הקשורים במזג האוויר.
בשנת 1903 מקס מרגולס פרסם עבודה בו הוא הביא מודל תלת-ממדי תרמודינמי ראשון של האטמוספירה.
מעגלי אקלים.
כדור הארץ מגוון מאוד בסוגי אקלים שונים. רוב ההבדלים בין אזורי האקלים השונים נובעים מהמרחק מהקטבים ומקו המשווה עקב הדרך שעוברות הקרניים באטמוספירה. בנוסף להשפעת קרני השמש ישנה השפעה של רכסי הרים זרמים באוקיינוסים, לחצים ועוד.
אם מביטים אך ורק על המאפיינים המוזכרים לעיל ניתן לשער שבאקלים חל שינוי הדרגתי מקו המשווה לכיוון הקטבים, אך אין זה המצב; לדוגמה, מדבר סהרה נמצא בין שני אזורים גשומים ביותר - האזור הטרופי והאזור הממוזג.
מודל התחזורת הראשון הוצע בשנת 1735 על ידי אדמונד היילי. המודל היה: אוויר חם עולה כלפי מעלה באזור קו המשווה. כאשר מגיע לגובה מסוים האוויר מתחיל לזרום לכיוון הקטבים, שם יתקרר וירד מטה, תופס את מקום האוויר הקר שהיה שם קודם לכן שנע כלפי קו המשווה. התאוריה אינה מדייקת משום שכדור הארץ סובב על צירו ומושפע מעונות השנה.
פיזיקאי צרפתי בשם גאספר גוסטב קוריוליס גילה בשנת 1835 שגופים הנמצאים על גוף אחר המסתובב יוטו ממסלולם. לכן אוויר אשר מגיע מהקטבים יוטה מערבה ולא יגיע לקו המשווה ואוויר הנע מקו המשווה לקטבים יוטה לכיוון מזרח.
בשנת 1855 הוצע על ידי ויליאם פרל האמריקני מודל שמתאר את תחזורת האוויר באופן נכון. הצעתו הייתה שהתערבבותם של האוויר הקר והחם מתרחשת בשישה זרמי אוויר המכונים "תאים". בכל צד של כדור הארץ, הצפוני והדרומי, ישנם שלושה תאים: תא פולארי (קוטבי), תא פרל ותא הדלי, הנושק לקו המשווה. בשנת 1492, בעת מסעותיו של קולומבוס, הלה השתמש בתאים אלו וברוחות שנובעות מהם ככלי ניווט.
בעידן המודרני.
בזמן מלחמת העולם השנייה הבחינו מתפעלי המכ"ם בהדים החוזרים כתוצאה מגשם, שלג וכדומה, והונח היסוד להנחה כי ניתן יהיה להשתמש במכ"ם ככלי יעיל בחיזוי מזג האוויר. לאחר המלחמה, עם שובם של מדענים צבאיים לחייהם האזרחיים, החלו לחקור את החזרת ההדים כתוצאה מאירועי מזג האוויר. בארצות הברית פיתח דייוויד אטלס לראשונה מכ"ם אשר תפקידו לסייע בחיזוי מזג האוויר ומאז משתפרים ומשתדרגים המכ"מים כל הזמן. כמו כן הומצא מכ"ם עננים אשר מסייע במתן תמונה של ענני גשם.
ב-1 באפריל 1960 שוגר הלוויין המטאורולוגי הראשון (TIROS-1) על ידי נאס"א. לוויני מזג האוויר מראים תמונה מעודכנת של מצב העננים. כמו כן היא נותנת את היכולת לדעת מיקום מדויק ואת תנועת המערכת הסינופטית. על הלוויין מורכבים חיישנים אשר סורקים את אטמוספירת כדור הארץ וקולטים את הקרינה המוחזרת והנפלטת. חיישנים אלו רגישים לאור הנראה, לאור התת-אדום ולגלי המיקרו. מידע זה נשלח אל כדור הארץ, שם מתרגמים במרכזים מיוחדים את כל הנתונים לתמונת עננים אשר מסייעת רבות בחיזוי מזג האוויר.
השפעת המחשב על המטאורולוגיה.
מתמטיקאי בריטי בשם לואיס פרי ריצ'רדסון הציע שיטה מתמטית חישובית לחיזוי מזג האוויר במסגרת מאמרו "חיזוי מזג האוויר בתהליך נומרי" בשנת 1922. עם זאת, הצעתו של ריצ'רדסון לא הייתה בת ביצוע אלא בגדר "רעיון מעניין". לביצועו נדרשו עשרות אלפי מתמטיקאים ואלפי תחנות מטאורולוגיה.
פיתוח המחשב האלקטרוני הראשון בשנות ה-40 של המאה ה-20 יצר יכולת לבצע מספר חישובים רב למדי, דבר שהיה בגדר בלתי אפשרי קודם לכן. מחשב מסוג זה היה מסוגל להחליף את תפקידם של אלפי מתמטיקאים. בשנת 1946 החל המתמטיקאי האמריקאי ג'ון פון נוימן עם מתמטיקאים נוספים, לפתח מחשב שתכליתו חיזוי מזג האוויר. למרות הצלחתו של המחשב ב-1950 הוא נכשל מספר פעמים לאחר מכן.
במשך כ-15 שנים לאחר מכן האמינו אנשים ומדענים כי המחשב יוכל לאפשר חיזוי של זמן ארוך ביותר של מזג האוויר, אך התברר כי מערכות של מזג אוויר הן מערכות כאוטיות, ולפיכך שינוי זעיר ובלתי נמנע בתנאים ההתחלתיים משנה לחלוטין את התנהגות המערכת תוך זמן קצר. זאת בניגוד למערכות סבוכות אחרות, שבהן קירוב התחלתי טוב של מצב המערכת יאפשר לחזות בקירוב סביר את התנהגותה לטווח ארוך. לכן, למרות השיפור העצום ביכולת החישוב, לא ניתן לחזות באופן אמין את מזג האוויר מעבר לטווח של ימים אחדים.
מבט לעתיד.
סקרנותו של האדם, אשר הביאה אותו מלכתחילה לחקור את תופעות מזג האוויר, גררה המצאות וגילויים רבים אחרים בתהליך הנמשך עד היום. כל הגילויים האלו הביאו להתפתחות מדע המטאורולוגיה, שבזכותו היום אנו יכולים לצפות ולחזות את אירועי מזג האוויר, במידה מוגבלת כמובן. בעזרת חיזוי מזג האוויר ניתן לדעת האם כדאי לטוס או שמא לבטל בשל חשש לערפל או לענני סערה.
מדע המטאורולוגיה ממשיך להתפתח, מגמה שנמשכה לאורך המאה ה-20 ואל תוך המאה ה-21. המצאת המחשב, לדוגמה, איפשרה מיפויים אוטומטיים רבים אשר עוזרים לאדם בחיזוי מזג האוויר. אם עד לפני שנים בודדות התחזית ניתנה ארבעה ימים קדימה בלבד, הרי שהיום ניתן לחזות חמישה ימים ואף יותר. נראה כי כמו מדעים אחרים גם מדע המטאורולוגיה התפתח רבות כתוצאה ממלחמות. ניתן לראות זאת לדוגמה בהמצאת הלוויין, שהמוטיבציה לפיתוחו הושפעה רבות מן המלחמה הקרה. המצאה זו משמשת כיום כפלטפורמה לאמצעי חיזוי ראשונים במעלה של מזג האוויר.
כבר בתחילת המאה ה-20 היו ידועות לאנושות מספר לא מבוטל של משוואות שלכאורה יכלו ל"נבא" את מזג האוויר וכן חשבו שיוכלו לדעת את מזג האוויר שנים קדימה. מאוחר יותר התברר לממציאיהן כי טעו, כיוון שהאטמוספירה משתנה כל הזמן אף כתוצאה מהדברים שהאדם עושה. ככל הנראה, האנושות לעולם לא תצליח לחזות במדויק ובמספר ימים בלתי מוגבל את מזג האוויר. בהקשר זה מאוזכרת תכופות תאוריית אפקט הפרפר, כלומר כל דבר קטן כמו נפנוף בכנפיו של פרפר עשוי להיות בעל השפעה מכרעת על אירועי מזג האוויר, באופן שהוא בלתי ניתן לחיזוי מראש.
התמודדות האנושות עם מזג האוויר ה"אלים".
למרות התאוצה הרבה בהתפתחות הטכנולוגית מהמאה ה-20, קטנה האנושות מגלות את דרכי הטבע ואינה מצליחה לחזות בדיוק מספק את אסונות הטבע הגדולים ביותר, כגון, רעידות אדמה, נחשולי ענק, סופות טורנדו והוריקן ועוד. מזג האוויר היווה פעמים רבות גורם מכריע במלחמות האדם וסייע לניצחונות של מעטים מול רבים אשר ללא גורם האוויר התוצאה הייתה נראית שונה לגמרי. דוגמה הקשורה יותר למזגו ה"אלים" של האוויר היא פלישת צבא קובלאי חאן ליפן בשנת 1281 שנכשלה כאשר טייפון הטביע את הצי המונגולי.
גם בארצות מפותחות כמו ארצות הברית מתקשים להתמודד עם מעללי מזג האוויר, כמו למשל הוריקן קתרינה, אשר החריב את ניו אורלינס. למרות המאמצים הרבים שמשקיעה האנושות בניסיון לחזות ולהזהיר בפני אסונות כאלו, ההצלחה טרם הגיעה.
טוריצ'לי
דימיטרי מיטרופולוס