A Meteorologia tem uma longa história baseada na importância prática da previsão do tempo, tendo atingido atualmente um nível bastante sofisticado, a ponto de estar dentro dos padrões de uma ciência bem desenvolvida. Pouco a pouco, o meteorologista veio assumindo um papel cada vez menos distinguível do físico especializado em processos atmosféricos. Hoje, no programa de estudos de graduação e pós-graduação em Meteorologia encontram-se disciplinas extremamente abrangentes, desde a Matemática básica, Matemática e Estatística aplicadas e Ciências da Computação, passando pela Física e Química, e entrando em áreas de aplicação como a Hidrologia e Agronomia.
A Meteorologia veio gradativamente incorporando esse caráter multidisciplinar e em particular, nos últimos anos, o processo foi acelerado com a grande ênfase em problemas ambientais. Desenvolveram-se áreas de aplicação que anteriormente eram tratadas de forma estanque como por exemplo, a química dos constituintes atmosféricos.
Atualmente é muito difícil tratar de problemas ambientais sem envolver questões atmosféricas. O problema da dispersão de poluentes, por exemplo, requer um tratamento mais complexo da turbulência atmosférica do que se supunha. As escalas de turbulência na atmosfera englobam processos que, frequentemente, são influenciados pela mudança de fase da água e a consequente liberação de energia latente que pode alterar significativamente o transporte de poluentes. A própria interação do escoamento do ar em condições orográficas complexas, também torna os modelos tradicionais de dispersão de poluentes baseados em conceitos simples de difusão constante, irrealistas e inúteis em diversas situações.
Os processos fotoquímicos e dinâmicos na camada limite atmosférica tem-se tornado também de grande relevância nos estudos ambientais, principalmente em áreas urbanas. Esses estudos requerem o conhecimento quantitativo dos constituintes minoritários da atmosfera como por exemplo o O3, NOx , SO2 , CO e particulados. A variabilidade temporal e espacial desses constituintes está vinculada aos processos turbulentos de troca de energia entre a superfície e a atmosfera. Por outro lado, o processo de lavagem da atmosfera pelas gotas de chuva promove a remoção de poluentes atmosféricos, e sua transferência aos ecosistemas. Estes processos representam em sí uma área de estudos interdisciplinares em amplo desenvolvimento.
Outra área de aplicação dos conhecimentos meteorológicos refere-se aos processos de interação solo-planta-atmosfera, os quais desempenham papel de fundamental importância no controle climático do planeta. A vegetação tem um controle muito relevante sobre a forma pela qual o balanço de energia superficial é realizado, com marcante efeito sobre a amplitude da variação diurna da temperatura, e na geração de circulações locais em situações de cobertura vegetal não homogênea. Nestes casos, um adequado tratamento do papel da vegetação na troca de energia, entre a superfície terrestre e a atmosfera, torna-se necessário até mesmo para modelos de previsão de tempo ou de simulação de circulações regionais. Foi atingido um enorme progresso nos últimos anos na área de modelagem da vegetação em modelos de circulação atmosférica, e em seu monitoramento graças aos esforços desenvolvidos por equipes multidisciplinares nos EUA e na Inglaterra.
O papel da vegetação no ciclo hidrológico também ainda não está completamente entendido, necessitando-se investigar tanto no sentido tradicional da agrometeorologia como também na incorporação de técnicas avançadas de sonsoriamento remoto via satelite, para monitoramento das condições do crescimento das culturas e vegetações nativas, como também, para o aperfeiçoamento das técnicas de previsão de safra agrícola em escala operacional. A necessidade de se investigar a importância da agrometeorologia para o uso racional da água pela agricultura, tem determinado a crescente intensificação de estudos multidisciplinares agregando cientístas de várias especialidades.
O conhecimento dos processos atmosféricos no contexto do desenvolvimento da precipitação, e, em relação à sua variabilidade espaço-temporal, tem sido de relevância para o entendimento da oferta e demanda da água na superfície como também em suas aplicações hidrológicas. Aspecto relevante refere-se ao gerenciamento do uso múltiplo dos recursos hídricos de áreas urbanas e rurais, no controle de reservatórios e na geração de energia. Desta forma, vem ocorrendo uma aproximação entre os profissionais de ambas as áreas, levando à aplicação de técnicas modernas, como o radar meteorológico, e também o uso de ampla gama de sensores eletromagnéticos a bordo de plataformas espaciais, visando promover um adequado diagnóstico e prognóstico dos processos hidrológicos em escala regional e global.
Constata-se que outro aspecto de amplo interesse refere-se à caracterização da variabilidade e a previsão das mudanças climáticas, não somente aquelas explicáveis por causas naturais, como também as motivadas pela ação antrópica. Nesta área de pesquisa, além da importância do emprego de técnicas estatísticas sofisticadas destinadas a flagrar e a comprovar a realidade de tais mudanças, tem concorrido entre sí técnicas de modelagem numérica e estocástica.