Mặc dù khoa học khí tượng đã có nhiều tiến bộ, nhưng vẫn có không ít thách thức trong việc dự báo chính xác thời tiết. Một trong những khó khăn lớn nhất là tính biến đổi cao của khí hậu và các hiện tượng khí tượng cực đoan. Bão, lũ, hạn hán, hay thậm ch