Có rất nhiều phương pháp dự báo khác nhau như: Phương pháp quán tính; Phương pháp dự báo theo xu hướng; Phương pháp khí hậu học; …
Hiện nay có 3 phương pháp chính thường được sử dụng trong các hệ thống dự báo thời tiết nghiệp vụ trên thế giới, đó là: Phương pháp Synôp, phương pháp số trị và phương pháp thống kê. [4]
3.1.2.1. Phương pháp Synôp
Đây là phương pháp dự báo thời tiết cổ điển được sử dụng chủ yếu trong hơn 100 năm qua và cho đến nay vẫn được các nhà khí tượng ở nhiều nước sử dụng, trong đó có Việt Nam, dựa trên việc thiết lập các bản đồ thời tiết. Việc dự báo phụ thuộc rất lớn vào kinh nghiệm phân tích và đánh giá chủ quan của người làm dự báo bên cạnh các thông tin bổ trợ từ các sản phẩm của mô hình dự báo số và phân tích ảnh mây vệ tinh,… Dự báo theo phương pháp này cho kết quả tương đối tốt trong phần lớn các trường hợp, riêng với mưa, sản hẩm dự báo mang tính định tính như mưa vừa, mưa to, mưa rất to,… mà không có con số định lượng cụ thể. Hiện nay, bản tin dự báo thời tiết đưa trên Đài truyền hình Việt Nam là kết quả của phương pháp này. Dự báo theo phương pháp này đòi hỏi người dự báo ngoài kiến thức về kỹ thuật dự báo còn phải có những kinh nghiệm và hiểu biết về khí hậu thời tiết ở địa phương. Đây cũng là một hạn chế của phương pháp Synôp, cũng do đặc điểm này mà dẫn đến những hạn chế khác như: không dự báo trước nhiều ngày, không thể dự báo cho nhiều vùng khác nhau,…
3.1.2.2. Phương pháp số trị
Phương pháp dự báo số trị là phương pháp dự báo bằng mô hình thủy động lực học hiện đại có độ phân giải cao áp dụng cho từng khu vực đã được sử dụng ở nhiều quốc gia trên thế giới, đặc biệt là ở các nước phát triển. Phương
pháp này sử dụng sức mạnh của máy tính điện tử, bằng rất nhiều cách khác nhau để giải hệ phương trình mô tả khí quyển để suy ra các biến khí quyển như áp suất, nhiệt độ, vận tốc gió,…Chất lượng dự báo mưa lớn cao hơn hẳn các phương pháp đã nêu ở trên và sản phẩm số của mô hình dự báo có thể đảm bảo những yêu cầu của mô hình dự báo thủy văn đối với lũ lụt, lũ quét. Một trong những nhân tố quyết định gây nên sự hình thành và phát triển mưa lớn trong các hiện tượng thời tiết nguy hiểm như xoáy thuận nhiệt đới, dải hội tụ nhiệt đới,… là đối lưu mây tích. Các quá trình đối lưu này đóng vai trò quan trọng trong chu trình vận chuyển năng lượng của khí quyển và do đó phân bổ lại sự đốt nóng không đồng đều trên bề mặt trái đất. Các quá trình này có thể tính được bằng các mô hình số trị. Với phương pháp số trị, hiện nay những trung tâm khí tượng lớn trên thế giới có thể đưa ra những dự báo thời tiết trên phạm vi toàn quốc trước hàng tuần mà phương pháp Synôp cổ điển không thể nào thực hiện được.
3.1.2.3. Phương pháp thống kê
Phương pháp thống kê lấy số liệu quá khứ làm đầu vào. Phương pháp này có ưu điểm mang tính chất khách quan, đơn giản và dễ xây dựng mô hình cũng như sử dụng trong nghiệp vụ. Độ chính xác của mô hình phụ thuộc rất nhiều vào việc lựa chọn các tham số dự báo và quá trình xử lý số liệu. Bên cạnh đó, do đặc điểm cơ bản của phương pháp thống kê là coi những quá trình xảy ra ở hiện tại và tuân lai đều tuân theo các quy luật thu được từ các số liệu trong quá khứ, dẫn tới kết quả của mô hình dự báo phụ thuộc nhiều vào độ dài tập mẫu. Chuỗi số liệu tập mẫu quá ngắn sẽ chứa trong nó những quy luật mà hiện tại không có, còn chuỗi số liệu quá dài có thể gây mất ổn định hệ thống.