Progress 20. gadsimta sākumā
Svarīgs laika prognozes aspekts ir aprēķināt atmosfēras spiediena modeli - augstāko un zemāko punktu stāvokli un to izmaiņas. Mūsdienu pētījumi ir parādījuši, ka jūras līmeņa spiediena tendences reaģē uz atmosfēras augšējā virziena vēju kustībām ar to šaurām, ātri pārvietojošām strūklas plūsmām un viļņiem, kas izplatās pa gaisu un caur gaisu iziet caur sevi.
Biežie pārsteigumi un kļūdas, novērtējot virsmas atmosfēras spiediena modeļus, bez šaubām, lika 19. gadsimta prognozētājiem meklēt informāciju par atmosfēras augšējo daļu iespējamo skaidrojumu iegūšanai. Britu meteorologs Gelehers 1860. gados veica virkni pacelšanos ar gaisa balonu, sasniedzot nepieredzētu deviņu kilometru augstumu. Apmēram šajā laikā izmeklētāji kontinentā sāka izmantot bezpilota balonus, lai bargogrāfus, termogrāfus un higrogrāfus ierakstītu lielā augstumā. 1890. gadu beigās gan Amerikas Savienoto Valstu, gan Eiropas meteorologi izmantoja pūķus, kas aprīkoti ar instrumentiem, atmosfēras zondei aptuveni trīs kilometru augstumā. Neskatoties uz šiem centieniem, gadsimtu mijā zināšanas par atmosfēras augšējo daļu bija ļoti ierobežotas. Situāciju pasliktināja apjukums, ko radīja novērojumi no laika stacijām, kas atrodas kalnos vai kalna virsotnēs. Šādi novērojumi bieži neuzrādīja gaidīto, daļēji tāpēc, ka tik maz bija zināms par atmosfēras augšējo daļu, un daļēji tāpēc, ka paši kalni ietekmē mērījumus, iegūstot rezultātus, kas neatspoguļo to, kas būtu atrodams brīvā atmosfērā tajā pašā augstumā.
Par laimi, pietiekami liels skaits zinātnieku jau bija izvirzījuši idejas, kas laika apstākļu prognozētājiem ļautu domāt trīsdimensiju, pat ja trūktu pietiekamu meteoroloģisko mērījumu. Henriks Mohns, pirmais no ļoti radošo norvēģu meteorologu līnijas, ievērojamais vācu klimatologs Vladimirs Köpēns un ietekmīgais Krievijā dzimušais meteorologs Makss Marguless, visi atbalstīja uzskatu, ka augšējā gaisa mehānismi rada vētru enerģiju..
1911. gadā britu meteorologs Viljams H. Diness publicēja datus, kas parādīja, kā atmosfēras augšdaļa kompensē to, ka zema līmeņa vēji pārvadā gaisu zema spiediena centru virzienā. Dines atzina, ka pieplūdumu pie zemes vairāk vai mazāk līdzsvaro cirkulācija augšup un uz āru. Patiešām, lai ciklons pastiprinātos, kam būtu nepieciešams pazemināt centrālo spiedienu, aizplūdei jāpārsniedz pieplūdums; virszemes vēji var diezgan spēcīgi saplūst ar ciklonu, bet pietiekama aizplūšana var radīt krītošu spiedienu centrā.
Tā laika meteorologi tagad zināja, ka vertikālās cirkulācijas un augšējā gaisa parādības ir svarīgas, taču viņi joprojām nebija noteikuši, kā šādas zināšanas varētu uzlabot laika apstākļu prognozēšanu. Tad 1919. gadā norvēģu meteorologs Jēkabs Bjerknes iepazīstināja ar to, kas tiek dēvēts par Norvēģijas ciklona modeli. Šī teorija apkopoja daudzas iepriekšējās idejas un saistīja vēja un laika apstākļus ar zema spiediena sistēmu, kurai bija frontes - kas ir diezgan asas slīpas robežas starp aukstā un siltā gaisa masām. Bjerknes norādīja uz nokrišņu / snigšanas modeļiem, kas ir raksturīgi ciklonu frontēm: lietus vai sniegs notiek lielās platībās aukstajā pusē zemā spiediena centra siltā priekšējā virzienā. Šeit vēji ir no zemākiem platuma grādiem, un siltais gaiss, būdams viegls, slīd pa lielu auksta gaisa reģionu. Ciklona priekšā izplatījās plaši, slīpi mākoņi; barometrs nokrīt, tuvojoties vētrai, un nokrišņi no augošā siltā gaisa nokļūst zem aukstā gaisa. Ja aukstais gaiss virzās negaisa aizmugurē, satricinājumi un dušas norāda uz pēkšņu siltā gaisa pārvietošanos. Tādējādi frontu koncepcija koncentrēja uzmanību uz darbību pie gaisa masu robežām. Norvēģijas ciklona modeli varētu saukt par frontālo modeli, jo ideja par siltu gaisa masu pacelšanu virs auksta gaisa gar malām (frontēm) kļuva par galveno prognozēšanas instrumentu. Modelis ne tikai uzsvēra ideju, bet arī parādīja, kā un kur to pielietot.
Vēlākā darbā Bjerknes un vairāki citi tā saucamās Bergenas meteoroloģijas skolas dalībnieki paplašināja modeli, lai parādītu, ka cikloni aug no vājiem traucējumiem frontēs, iziet regulāru dzīves ciklu un galu galā mirst no pieplūduma, piepildot tos. Gan Norvēģijas ciklona modeli, gan ar to saistīto dzīves cikla koncepciju šodien joprojām izmanto laika prognozētāji.
Kamēr Bjerknes un viņa Bergena kolēģi uzlaboja ciklona modeli, citi Skandināvijas meteorologi sniedza lielu daļu mūsdienu laika prognozes teorētiskā pamata. Starp tiem galvenokārt bija Jēkaba tēvs Vilhelms Bjerkness un Karls-Gustafs Rosbijs. Viņu idejas palīdzēja izprast un rūpīgi aprēķināt atmosfēras cirkulācijas izmaiņas un augšējā gaisa viļņu kustību, kas kontrolē ciklonu izturēšanos.
