В 17 веке были изобретены первые метеоприборы - термометр и барометр и начались отдельные инструментальные наблюдения в Европе. В России первые систематические приборные наблюдения за погодой были организованы при Петре Первом в 18 веке. Тогда же М.В. Ломоносов указал на необходимость организации сети метеостанций с единой методикой наблюдений. Однако его идеи были реализованы лишь век спустя. Большой толчок созданию сети метонаблюдений дало открытие в 1849 г. Главной Физической Обсерватории в Петербурге. Под её началом к 1856 г. фунционировало в России 13 метеостанций, а к 1872 г. - уже 26. В дальнейшем их количество неуклонно росло и к 1914 году превысило 3000. Возможность быстрого сбора метеосводок с больших территорий появилась в 1856 г. после изобретения электрического телеграфа. Вторая половина 19 века и 1910-1920-е годы являются начальным периодом развития синоптической метеорологии (раздела метеорологии, изучающего крупномасштабные атмосферные процессы и разрабатывающего методы предсказания погоды), в это время начато изучение циклонов и антициклонов как основных погодообразующих механизмов. Наличие атмосферных фронтов (линий раздела между различными воздушными массами, часто связанными с облачностью, осадками и явлениями погоды) было обнаружено ещё в 1850 г, а термин "фронт" предложен в 1915 г. Анзелем. С 1920-х годов получила большое развитие фронтологическая теория (благодаря работам норвежских метеорологов: Бержерона, Сульберга, Я. и В. Бъеркнеса), с этого момента анализ и прогноз перемещения и эволюциии атмосферных фронтов стал важнейшим элементом синоптического анализа.
