Edward Lorenz sa i 1963 at det ikke er mulig å lage et helt sikkert varsel for tilstanden til atmosfæren på grunn av den kaotiske karakteren til væskedynamikkligningene som er involvert. I tillegg fører det avgrensede observasjonsnettverket, særlig over store hav, og oppløsningen til modellene i både rom og tid til at en aldri sikkert kan vite den virkelige tilstanden til atmosfæren som en putter inn som startvilkår i modellene. For å ta hensyn til denne usikkerheten bruker en stokastiske varsler eller ensemblevarsler. Dette omfatter mange varsler i samme modell der en anvender litt forskjellige fysiske parametriseringer eller gjør små endringer i starttilstanden. Ensemblevarselet blir vanligvis vurdert ut fra middelverdien til en variabel i ensemblet (f.eks. gjennomsnittstemperaturen basert på hvert ensemblemedlem) og spredningen i ensemblet (f. eks. hvor mye temperaturen varierer mellom de ulike medlemmene for samme tidspunkt). En vanlig misvisning er at lav spredning mellom ensemblemedlemmene tyder på at ensemblemiddelet er mer sikkert.