天气分析，根据天气动力学原理，对填写在有关
图表上的观测记录进行描述、操作、推断的过程，是天气预报的基本立足点和主要依据。
天气分析，根据
天气动力学原理，对填写在有关
图表上的观测记录进行描述、操作、推断的过程，是天气预报的基本立足点和主要依据。分有地面天气图分析、等压面图分析、温压场分析和辅助天气图分析等。在进行天气分析时，首先需正确判断和运用观测记录，参考有关分析预报判据和
科学研究总结，推断各种天气现象和天气形势的演变过程，注意其前后历史连贯性。重视各有关图表的有机结合。从实际出发，抓住关键天气预报提供科学依据。
天气分析的内容随
电子计算机和大气探测技术的发展而不断丰富。18、19
世纪的天气分析，只局限于单站资料分析和地面天气图分析。20世纪30年代发明了
无线电探空仪之后，天气分析才从二维的平面分析扩大到三维的空间结构的分析。到了20世纪40年代末，
天气雷达的使用，又为
降水系统和强风暴系统的水平结构和铅直结构的分析提供了方便。60年代初，
气象卫星的发射成功，卫星资料的分析就成为天气分析中的一个重要部分。同时高速电子计算机的出现，又为计算和分析各种物理量场，并将其结果用于气象业务提供了可能性。气象卫星资料的有效利用和高速电子计算机的应用，以及
四维同化等问题（见
数值天气预报资料的处理和分析），是天气分析中正在发展的内容。
在天气图上，分析某地区的天气系统和大气状态。其中包括：①
气压分析。用等压线或等高线表示空间气压的分布。②气温分析。用等温线表示大气中冷暖气团的分布和大气的热力结构。③湿度分析。用等比湿线或等露点线表示大气中水汽含量的分布。④风场分析。用流线和等风速线表示大气流动的特点。在这些分析的基础上，可以进行
气团分析、
锋面分析和气压系统（或风场系统）分析等。
利用大气探测资料或者经过加工的资料(见
气象资料处理),计算各种大气物理量,并通过
大气动力方程和物理方程对
大气环流和天气系统进行定量的物理分析，是从20世纪70年代初发展起来的分析技术。这种分析方法比天气图的定性分析方法更好。通过诊断分析可以进一步了解天气系统发生和发展的物理机制，为天气预报提供了客观的物理依据。常用的物理量有能量、铅直速度、涡度、散度、水汽输送等。例如能量诊断分析，就是从能量方程出发,计算引起能量变化的各种因子，分析它们的维持、平衡和转换等问题。一般说来，动能的增加意味着天气系统的发展，动能的减少常使天气系统趋于衰亡。对成熟的
气旋系统的计算结果表明，动能主要在对流层上部和下部产生。由于下部气流明显地由高压穿越等压线流向低压，这表明气压场对空气块作功而产生动能。当这个动能大于能量向系统外的输出和摩擦消耗时，气旋就得以维持和加强。由于应用了高速电子计算机，使诊断分析从历史
资料的分析研究发展为日常天气分析业务的一种重要技术。
使用
天气雷达、
气象多普勒雷达、激光雷达（见
激光大气遥感）、声雷达（见
声波大气遥感）等的探测资料，分析几百公里范围内的大气物理状态和大气运动情况。
早期的天气分析都是人工操作的，常把这种分析称为主观分析。使用高速电子计算机来模仿人工操作绘制天气图，并将
气象要素值内插到网格点上作为数值预报的初值的这种分析，称为客观分析，或称计算机分析。但因计算机分析方案及其工艺等方面，还存在着一些缺点和不足之处，故不能完全用它替代人脑的分析和判断。有一些天气图，先由机器分析，再由人工作出补充和修正分析，称为人机结合分析。客观分析的项目除了实况天气图之外，还有各种物理量的诊断分析和
雷达、卫星图像识别等。
随着卫星资料的不断积累，以及大量非常规探测资料的使用，客观分析有可能从分析一个时间多层次的资料发展到多个时间多层次的资料，从静态分析发展到动态分析，从单纯的拟合发展到四维资料的同化分析。现代的客观分析提出了大气总体系统的分解、协调和优化的理论模型，将资料分析和天气预报联系在一起，使天气分析预报向系统化、工程化和
自动化方向发展成为可能。