Fiziki-riyazi təhlil üsulu vasitəsilə atmosferdəki fiziki proseslərin öyrənilməsi həyata keçirilir. Belə ki, fiziki proseslərin izahı ancaq fiziki qanunlar vasitəsilə verilə bilər. XX əsrdə bu üsulun köməyi ilə meteoroloji məsələlərin həllində böyük nailiyyətlər əldə olunmuşdur. Məsələn, fizikanın ümumi qanunlarına əsaslanaraq atmosfer proseslərini təsvir edən differensial tənliklər tərtib olunmuşdur. Bu tənliklər mürəkkəb xarakterə malik olduğu ucun onlar ədədi üsullarla və kompüter texnikasının köməyilə həll olunur. Bütün bunların nəticəsidir ki, müasir dövrdə qeyri-adi güclü tədqiqat üsulu – atmosfer proseslərinin riyazi modelləşdirilməsi üsulu geniş tətbiq olunmağa başlanmışdır. Bu üsul əsasən havanın ədədi proqnozunun hazırlanmasında və iqlim nəzəriyyəsi məsələlərinin həllində çox geniş istifadə olunur. Məhz bu üsul atmosferin və onun okean və Yer səthi ilə qarşılıqlı əlaqələrinin öyrənilməsinin əsas üsullarından biridir.