莫尔斯电报与电传通信传输的都是字符，但是天气预报的分析依据是天气图，因此，天气预报员收到字符后必须手工填图，然后再进行分析和预报，给天气预报工作带来了诸多不便。为了能够直接传输图形，20世纪70年代，中国气象通信工作者开始开发气象传真广播技术。传真通信是一种真迹传送方式。它利用扫描技术，通过光电设备的作用，把固定的图像、文字等转换成串行的电信号，然后利用通信技术，把它们从一个地方按原样传送到另一个地方，并在那里复制出来。用先进的传真技术可以将绘制好的天气图及照片通过信号进行传送，使各地气象台能收到直观的天气图。
1973年7月，******总理亲自批准建设现代化的北京气象通信枢纽工程（BQS），中国气象通信起步走向现代化。20世纪70年代中期，BQS工程建成，它是新中国气象部门发展史上第一个大型现代化建设项目。1976年，国家气象局引进了日立公司1台M-170和2台M-160Ⅱ计算机，2套通信控制处理机，20台大容量磁盘，6台大型平面绘图机等设备591台（件），开发了计算机自动通信、自动填图软件和气象公报库、报告库、要素库和数值预报场库，建成了中国第一代自动化气象通信系统。1980年，北京气象通信枢纽工程建成，气象通信开始进入高速自动通信的新时期。以后的气象通信和填图都交给计算机自动完成，气象通信手工作业时代成为历史。
1987年3月，北京气象中心开始扩建，1991年建成运行。在这次扩建工程中，第一代系统中的顶梁柱M-160Ⅱ计算机被更先进的计算机系统取代，中国第二代计算机气象通信系统建成。
让中国气象通信再上一层楼的是“气象卫星综合应用业务系统”（代号“9210”工程）的建设。这是中国气象现代化建设中规模最大、覆盖全国、前所未有的大型气象通信网络工程，总投资高达5亿元人民币，历时8年建成了卫星广域网、话音网、数据广播网、接收网、计算机局域网、CHINAPAC地面迂回备份网和气象信息综合分析处理系统。创建了一个国家级主站、6个区域级站、25个省级站、300多个地市级站、2000多个县级站。空中与地面相结合，专网与公网相结合，以卫星通信为主，地面通信为辅，以专网为主，公网为辅，覆盖全国，集中控制，分级管理的五级气象信息网络，形成了中国第三代气象通信系统。
进入21世纪以来，中国又先后建成了全国地面气象通信宽带网络系统、地市级以上气象部门新一代卫星气象数据广播系统（DVB-S）、全国天气预报电视会商与电话会议系统。中国气象通信进入了气象卫星、雷达网和光纤、通讯卫星互相配合的时代。
8.2.2气象通信实现三次飞跃
莫尔斯电报时代，国家气象中心通信台每天有100多人守在电报机前，人工听报、抄报；第一代自动化通信系统时代，那里有二三十人运行各种设备；如今的国家气象通信台只需要六七人轮班值守，监控运行大型计算机系统。1978年，国家气象中心每天收集的数据仅有0.5兆，如今是100千兆。1978年，国家气象中心收到的观测数据只有高空天气情况与地面天气情况两种，如今可以收到70多种观测资料，涵盖海陆空。20世纪80年代以前，国家气象中心每天可接收来自全球3000多个地面气象观测点、100多个高空气象观测点的信息；如今每6小时就可以接收来自全球6000多个地面站、500多个高空站的信息。幕后的换装是为了台前的精彩，气象通信自动化程度的提高带来了中国气象服务水平的一次次飞跃，让老百姓看到了越来越快、越来越准的天气预报。
当BQS系统建成后，系统连接的各类气象电路由原来的42条猛增到128条，气象电报传输时效比过去提高了1～3小时；填图速度和时效比人工作业提高了5倍；每日处理的信息量由3兆字节增加到了15兆字节。更为重要的是，通过BQS系统，北京东连日本东京气象中心，西连德国奥芬巴赫气象中心，成为亚洲气象通信枢纽。
第二代自动化通信系统投入使用后，国家气象中心每日发送的信息量从15兆字节增至30兆字节。“9210”工程建成后，气象通信能力更是有了突破性发展，通信速率由2400～9600比特/秒，增至卫星单向广播2兆比特/秒和双向传输512千比特/秒，省、地市两级气象台站接收的信息量增加20～30倍，各种天气预报传输时效提前了1～3小时。
21世纪的前10年间，全国地面气象通信宽带网络系统建成投入运行。全国每个气象单位都实现了任意点到点的直接通信能力。卫星气象数据广播系统的更新换代，增加了更多的天气预报信息，并且实现了在中国气象频道音、视频天气预报节目的实时广播，真正做到了天气预报无时不有、无处不有，全天候跟随式贴心服务百姓。
8.2.3国际气象信息交换
全球通信系统是国际气象信息交换的主要业务系统，是WMO世界天气监测网的基本业务系统，由主干通信网、区域通信网和国家通信网组成，主要任务是在世界气象中心、区域气象中心和国家气象中心之间快速、高效、可靠地收集、交换来自全球观测系统的基本观测数据和经全球气象资料处理系统加工过的气象数据和产品，满足成员和国际组织开展气象业务、服务和科研的需要，同时也承担大气科学相关研究活动的气象资料传输。
全球通信系统中，主干通信网是GTS的核心通信网络，连接3个世界气象中心（墨尔本、莫斯科、华盛顿）和包括北京、东京、奥芬巴赫在内的15个区域通信枢纽（RTH），承担全球和区域间的气象资料交换；区域通信网是连接区域通信枢纽、国家气象中心以及区域内的世界气象中心和区域气象中心的通信网络，包括非洲（Ⅰ区协）、亚洲（Ⅱ区协）、南美洲（Ⅲ区协）、中北美洲（Ⅳ区协）、西太平洋（Ⅴ区协）、欧洲（Ⅵ区协）等6个区域通信网，承担区域内数据和产品的收集和分发，并通过区域内位于主干网上的RTH进行区域间的资料交换；国家通信网是WMO各成员收集内部观测数据和产品、分发气象资料的通信网络。
北京是全球通信系统主干网上的亚洲区域通信枢纽，有10条国际气象通信线路与国外气象中心连接，其中与日本、德国、俄罗斯、印度、欧洲气象卫星组织等通过MPLSVPN连接，与朝鲜、越南、蒙古等责任区国家及泰国、韩国等通过数字专线连接，通过互连网与澳大利亚、哈萨克斯坦、欧洲中期预报中心等建立数据交换连接。
国际气象通信系统是承担北京亚洲区域通信枢纽职责的业务系统，是中国气象局收集国外资料和产品，对外提供国内资料、全球交换资料和双边交换资料的核心业务平台，具备数据收集、数据分发、交换控制、报文处理、文件处理等功能，支持TCPsockets、FTP、HTTP、SMTP/POP3、X.25、ASYNC等传输协议，支持数据编码格式转换和文件交换。目前，国际通信线路GTS连接总带宽超过6兆位/秒，日收发数据量近15兆，传输资料主要有地面观测资料、高空观测资料、数值预报产品、卫星数据和产品、各类警报信息等，服务用户主要为中国气象局国家级业务单位，并通过国内通信系统、实时数据库系统等业务系统为全国各级气象台站，以及相关行业用户和科研单位提供国外气象资料和产品。
8.2.4全球气象台站网
为了提高全球抵御气象灾害的能力，减轻天气和气候极端事件的危害，世界气象组织在监测、预报和建立畅通的气象信息渠道方面做了许多有效的工作。通过实施世界天气监测网计划，组织了包括10000个地面观测点、1000个探空站、几百部天气雷达、7000多艘自愿观测船、每天3000架次的飞机、6颗极轨和4颗静止气象卫星、近250个大气本底监观测点构成的观测网络，并组建了3个世界气象中心、25个区域气象中心和185个国家气象中心，组成了全球气象信息传输网络，有效地加强了天气、气候灾害的监测、预报和气象信息传输。世界气象组织还通过建立世界气候计划、科研发展计划、水文与水资源计划、气象应用计划、热带气旋计划、教育培训计划、技术合作计划、长期规划以及参与国际减灾十年计划等来组织、协调国际气象和水文业务合作，为各成员政府和公众及时提供天气、气候灾害预报和警报服务，为保护各国人民的生命和财产安全以及经济可持续发展做出了突出贡献。
截至2011年底，中国气象部门共建有4000多个各类地面气象台站，其中基准气候站143个，基本气象站530个，一般天气站1736个，大气辐射站98个，酸雨观测点86个，沙尘暴监观测点（一期）46个，土壤湿度观测点433个，农业气象观测点624个，大气本底站4个，闪电定位（地闪）98个，闪电定位（云间闪）3个，多普勒雷达站101个，共有120个高空气象探观测点，已建成80部L波段数字式电子探空仪-二次测风雷达系统。另外还布设有上万个单要素、2～6要素自动气象（雨量）站等站。中国从20世纪70年代初期开始研制气象卫星，目前已经形成极轨和静止两个业务卫星系列。
8.3天气预报
古往今来，人类自从诞生便与天气打交道，把天气谚语和动物在天气变化前的反应作为预知未来天气的依据，这是千百年来人类对天气变化的经验总结，具有丰富的科学内涵。从古代的占卜，到现代化的数值天气预报，为了预知未来天气变化，求索不止。随着气象探测仪器的不断发明创造，开始了地面气象观测和高空气象探测，各地先后建立起来气象站点，有了地球大气各个层面的气压、温度、湿度、风向、风速、降水等气象要素记录，从而天气图诞生，为现代天气预报奠定了基础。起始的天气图主要是靠人工绘制，科学技术的日新月异，通讯事业发展迅速，气象信息全球化交换成为可能，计算机开启了新的时代，天气图交给了计算机完成，大大推进了天气预报技术的发展。
气象卫星、气象雷达的问世，卫星云图、雷达回波更是为天气预报技术插上了翅膀。气象物理学的发展，现代化气象设备的研制，大气探测在物理学基础上的不断更新完善，通讯技术、计算机等相关科学技术突飞猛进，使得天气预报由定性到定量、定时、定点成为可能，终于催生了科学的数值天气预报。
20世纪初，诞生了数值天气预报理论。1910年，英国科学家首次提出直接用数值积分方程求解。1954年，瑞典在世界上率先开始了业务上的实时数值天气预报，较之美国开始业务数值天气预报早了6个月。数值天气预报自此从纯研究探索走向了业务应用，大气科学从定性研究向定量研究迈出了坚实的第一步。中国气象科学家在数值预报上也做出了自己的贡献。经过一个世纪的数值天气预报理论研究，以及半个世纪的业务化应用实践，数值天气预报取得了迅速的发展，已成为现代天气预报业务的基础和发展的主流方向。
20世纪70年代以来，随着数值预报模式的不断改进和产品的不断丰富，预报员在业务值班中面对的信息量成百上千倍地增加。为了使预报员更好更充分地使用这些信息，同时能有更多的时间去分析和思考预报问题，减少不必要的手工劳动，人－机交互处理技术应运而生，它将图形图像的处理技术、人－机交互技术、多种显示功能和编辑功能等结合在一起，成为预报员的工作平台。新一代的天气预报人机交互处理系统投入业务应用，使天气预报的精细化程度不断得到提高。
由此可见，现代天气预报是大气科学和通讯、计算机等相关技术共同发展的结果。
8.3.1天气图的诞生
自从盘古开天地，人类为了适应多变的天气和气候生存，试图利用各种各样的方法和经验来预测天气。中国有关气象知识的记载，可追溯到公元前14世纪的商代。在安阳殷墟出土的甲骨文上已记载了求雨的卜辞和风、云、雨、雪、雹、虹、雷电等天气现象，关于风、雨、水等方面的卜辞可以看作是原始的天气预报。
世界各国劳动人民在与大自然求得和谐的生产、生活实践中，在长期观测天气变化的过程中，总结出很多预测天气变化的谚语。公元前300年，亚里士多德的学生提奥弗拉斯撰写了欧洲留存最早的一本天气谚语专辑《天气迹兆》，书中收集了大量的天气谚语。中国总结出来的天气谚语更是数不胜数，将这些谚语归纳起来，大致可分为看云识天、看风识天、看天象识天和看物象识天等几个方面。如“云往东，一场空；云往西，大雨到”“东风雨，西风晴”“南风吹到底，北风来还礼”“日晕三更雨，月晕午时风”“燕子低飞蛇过道，大雨不久要来到”，等等。气象不分国界，大自然的很多规律是相通的，一些有趣的世界性天气谚语，如中国广为流传的“朝霞不出门，晚霞行千里”这句谚语，在日本也广为流传，而美国人则说“傍晚天空红，水手乐无穷”；又如中国流传的“宝塔云，大雨淋”这句谚语，美国人则说“早上云如山，晚上雨成河”。