A Föld légkörében tapasztalható globális légkörzés mozgatója a sugárzási mérleg trópusok és pólusok közötti különbsége. Alacsonyabb földrajzi szélességeken, a trópusokon beérkező rövidhullámú napsugárzás és a felmelegedett felszín által kibocsátott hosszúhullámú sugárzás energiamérlege pozitív. Ezzel szemben magasabb földrajzi szélességeken, a pólusok körüli területeken a rövidhullámú besugárzás és a hosszúhullámú kisugárzás különbsége negatív. A két terület között kialakuló belsőenergia-különbség egy része kinetikus energiává alakul, majd a kialakuló légmozgásokra rárakódik a Föld forgásából származó eltérítő erő is. Létrejönnek az egyes földrajzi zónákat jellemző áramlási övek, így például a mérsékelt öv időjárását meghatározó nyugati szelek öve, amelyben kisebb-nagyobb légköri hullámok keletkeznek, jellegzetes örvénylési képpel bíró ciklonokkal és anticiklonokkal. A globális cirkuláció folyamatában fontos szerepet kap a víz. A víz a fázisátalakulásokon keresztül egyfajta „energiahordozónak” tekinthető: a melegebb területekről elpárolgó vízgőz ugyanis a hidegebb területekre áramolva, majd ott kondenzálódva jelentős mennyiségű látens hőenergia felszabadulásával jár. A nyugati szelek övében kialakuló ciklonok erősségét alapvetően befolyásolja, hogy bennük mennyi vízgőz képes kicsapódni, és ezzel együtt mennyi látens hő szabadulhat fel. A ciklonokban történő nedvességkicsapódás felhő- és csapadékképződéssel jár: a nagyobb csapadékot adó ciklonok jellemzően gyorsabban fejlődnek, és mélyebbek lesznek. A ciklonokba beáramló vízgőz sokszor nagy távolságból érkezik, gyakran a trópusi meleg tengerekből jut a légkörbe, és ún. nedves szállítószalagokba rendeződve áramlik fel a nyugati szelek övébe. Másrészt viszont a ciklonok áramlási rendszerében lezajló összeáramlások és fel­áramlások teremtik meg a vízgőz kondenzálódásának feltételeit, vagyis a felhő- és csapadékképződést (Geresdi et al., 2013).

A globális cirkuláció tehát alapvetően befolyásolja a víz légköri körforgalmát. A kontinenseket sújtó aszályok, illetve az árvizeket okozó esőzések kialakulásának feltételeit legtöbbször nem a helyi légköri állapothatározók, hanem a globális földi cirkuláció körülményei szabályozzák.

A vízkészletek stratégiai szerepe világszerte felértékelődött. A víz és a környezet fenntartható kapcsolatán alapuló integrált vízgazdálkodás egyrészt a társadalmi elvárásoknak megfelelő gyakorlati feladat, másfelől megvalósulása a víz természeti és társadalmi körforgásának egységes, tudományos megalapozottságú és rendszerszemléletű figyelembevételét teszi szükségessé. Ennek megfelelően elengedhetetlenül fontos a vízrajzi és meteorológiai közszolgáltatások összehangolt szemléletű kezelése. Ez vonatkozik az egyes fizikai változók megfigyelésére, ezek várható tér- és időbeli változásainak előrejelzésére, a klímapolitikák kialakítására – beleértve a kármérséklés és az alkalmazkodás problémaköreit − és természetesen a kutatási és fejlesztési tevékenységek összehangolására. A hazai és nemzetközi tudományos hálózat kiépítése – networking – kiemelt jelentőségű ezen a teljes földi térskálát felölelő szakterületen, beleértve az MTA intézeteit, az egyetemi kutatóműhelyeket, az érintett államigazgatási intézményeket és természetesen azokat a nemzetközi tudásközpontokat, amelyek például a determinisztikus és valószínűségi modelleken alapuló globális skálájú rövid és középtávú időjárás-előrejelzés (ECMWF) vagy a műholdak által gyűjtött légkörtudományi vonatkozású információk feldolgozása (EUMETSAT) területén, tagországi finanszírozás keretében a mindennapi életünkhöz, valamint az élet- és vagyonvédelmi célú tájékoztatáshoz és riasztáshoz nélkülözhetetlen szolgáltatásokat nyújtanak.

A Meteorológiai Világszervezet 2012 októberében Genfben tartott rendkívüli kongresszusán a tagországok kormányzati képviselői elfogadták azt a cselekvési tervet, amelynek célja az időjárási és éghajlati katasztrófákra való felkészülést segítő éghajlati szolgáltatások fejlesztése és bővítése. A természeti katasztrófák a fejlődő és fejlett országokban egyaránt súlyos károkat okoznak, ezért közös érdek egy, a veszélyek kockázatait csökkentő globális éghajlati szolgáltatási keretrendszer (Global Framework for Climate Services, GFCS) kialakítása. A tudományosan megalapozott és jól szervezett éghajlati szolgáltatások segítséget jelentenek a katasztrófák kockázatainak csökkentésében – több milliárd ember életét befolyásolva ezzel. Jelenleg mintegy hetvenre tehető azon WMO-tagországok száma, ahol rendkívül hiányosak, vagy egyáltalán nem léteznek megfelelő színvonalú éghajlati szolgáltatások. A jelenlegi kutatások és adatsorok elaprózottsága nem teszi lehetővé az összehangolt, de mégis helyspecifikus klímaadaptációs intézkedések elindítását, ezek hiányában pedig egyes térségek versenyképessége néhány ágazatban erősen csökkenhet, így a területi és társadalmi egyenlőtlenségek az éghajlatváltozás hatására tovább mélyülhetnek. A GFCS összesen öt támogatandó, a globális környezeti változásokhoz közvetlenül kapcsolódó prioritást nevezett meg: a vízgazdálkodás, az emberi egészség, a természeti katasztrófák kockázatainak mérséklése, az agrárgazdaság/élelmiszer-biztonság, valamint az energiagazdálkodás. Fontos megjegyeznünk, hogy a vízzel történő észszerű gazdálkodás mint önálló prioritás mellett a másik négy kiemelt terület is közvetlenül vagy közvetve kapcsolódik a víz globális körforgalmának változékonyságához, illetve az ebből eredő természeti és társadalmi kockázatokhoz.

Szintén megfigyelhető a Földközi-tenger medencéjében kialakuló mediterrán ciklonok gyakoriságának csökkenése. A mediterrán ciklonok vagy legalább azok csapadéksávja gyakran okoz jelentős mennyiségű csapadékot hazánkban is, így azok elmaradása ugyancsak hozzájárul az aszályos időszakok kialakulásához. Amikor viszont ősszel a sivatagi hatás visszahúzódik, a nyáron felmelegedett Földközi-tenger jelentős mennyiségben adja át a nedvességet a hűvösebb légkörnek, és a déli részeken igen erős csapadékot adó, heves ciklonok jöhetnek létre. A hurrikánhoz hasonlítva, a mediterrán jelzővel társítva újabban „medicane” névvel jelölik a jelenséget (Horváth − Nagy, 2012). A medicane-t a hurrikánok esetében is megfigyelhető lassú mozgás, a trópusi jellegű mag és a jól szervezett zivatarfelhőzet jellemzi. Mozgási energiáját és víztartalmát a meleg Földközi-tengerből nyeri. A rendszerben jelentős nyomásváltozás mérhető, kiadós esőzéseket, igen erős szeleket és széllökéseket okoz. Gyakorisága és pusztító hatása nem éri el a hurrikánokét, hiszen a kialakulás és fennmaradás geográfiai feltételei, valamint a tengervíz mélysége és termodinamikai jellemzői különbözőek.

Az átlagosnál jelentősebb csapadékkal vagy tartós szárazsággal járó események, periódusok előfordulási gyakoriságát az extrém csapadék indexeinek idősoraival és a bekövetkezett változásukkal jellemezhetjük. Országos átlagban csökken a csapadékos napok száma ahogy a jelenhez közelítünk (3. ábra), a 20 mm-es összeget meghaladó csapadékos napok viszont enyhe növekedést mutatnak. A száraz időszakok hossza, vagyis az a leghosszabb időszak, amikor a napi csapadékösszeg nem éri el az 1 mm-t, a megfigyelések szerint megnövekedett a 20. század eleje óta. A napi intenzitás, más néven átlagos napi csapadékosság − egy adott periódusban lehullott összeg és a csapadékos napok számának hánya­dosa – a nyári évszakban szintén nőtt. Az átlagos napi csapadékok növekedése arra utal, hogy a csapadék egyre inkább rövid ideig tartó, intenzív záporok, zivatarok formájában hullik (Lakatos et al., 2016).

A felhő párolgása során a korábban elnyelt anyagok visszakerülnek a levegőbe. Ha viszont csapadék képződik, akkor a vízben lévő anyagok a nagy esési sebességű csapadékelemekkel elhagyják a felhőt. A csapadékelemek függőleges mozgásuk során a felhő alatt további gázokat abszorbeálnak, illetve az esési sebesség különbsége miatt ütközhetnek is a légkörben található nagyobb méretű aeroszol részecskékkel.

A csapadékhullásnak tehát jelentős légköri tisztító hatása van. A felszínre hulló csapadékvíz különböző anyagokat juttat az egyes környezeti szférákba. A légszennyeződés így a nedves ülepedésen keresztül kihat a talajra, a vízre, a jégtakaróra és természetesen a bioszférára is. A csapadékvíz a különböző ökoszisztémáknak könnyen felvehető oldott tápanyagokat szolgáltat. Ha azonban a légkör szennyezettsége meghalad egy bizonyos szintet, a csapadékvízzel kiülepedő anyagok a bioszférában akár visszafordíthatatlan károkat is okozhatnak (például savas esők, toxikus nehézfémek vagy nehezen lebomló szerves vegyületek ülepedése). A csapadékvíz kémiai összetételének meghatározása, időbeli változásainak folyamatos nyomon követése ezért a levegőkörnyezeti megfigyelőhálózatok programjának fontos részét jelenti. A WMO Globális Megfigyelő Programja (Global Atmosphere Watch, GAW) abból a célból jött létre, hogy elősegítse a légkör működésének pontosabb megértését, a légkör, az óceánok és a bioszféra kölcsönhatásainak megismerését, továbbá segítséget nyújtson az egyes környezeti szférák jövőben várható állapotának meghatározásához. A program részeként a GAW lehetővé teszi többek között a légkörben zajló fizikai és kémiai folyamatok közötti összefüggések tanulmányozását és a légkör-óceán-bioszféra rendszerben a kémiai összetevők antropogén és természetes körforgalmának megismerését.

Az emberiség az 1960-as évek vége felé szembesült azzal a ténnyel, hogy bizonyos légszennyező anyagok nemcsak forrásaik közelében, hanem jelentős távolságban, a kibocsátó ország határain túl is káros környezeti hatást fejthetnek ki. Olyan területek ökoszisztémái is károsodhatnak a légköri szennyező anyag ülepedése eredményeként, amelyek távol esnek a közvetlen ipari, energetikai, közlekedési, mezőgazdasági vagy egyéb kibocsátó forrásoktól. A szennyezés hatástávolságát az adott nyomanyag légköri tartózkodási ideje határozza meg. A kén- és nitrogénvegyületek esetében ez átlagosan néhány nap hosszúságú, ami azt jelenti, hogy ezek az anyagok a felszíni kibocsátó forrásaiktól több száz kilométeres távolságra is eljuthatnak, mielőtt kihullanak a légkörből. Ebben a felhő- és csapadékképződési folyamatok mellett természetesen a légköri rendezett mozgásoknak is meghatározó szerepük van.