La circolazione atmosferica su grande scala presenta strutture regolari nella distribuzione della pressione che sono associate agli spostamenti delle masse d’aria su grandi distanze. Queste trasportano umidità e calore e hanno quindi una stretta connessione con i regimi di precipitazione e temperatura. Vengono chiamate teleconnessioni perché implicano relazioni fra variabili diverse e su grandi distanze. L’esempio più noto e l’oscillazione Nord Atlantica (NAO) una struttura bipolare localizzata nell’Atlantico che determina la precipitazione e la temperatura di vaste aree dell’Europa. L’analisi delle teleconnessioni, della loro variabilità ed evoluzione è importante per descrivere la corrispondente variabilità ed evoluzione del clima. La comprensione delle teleconnessioni è inoltre un importante strumento per descrivere come cambiamenti climatici a grande scala determinino effetti a scala regionale e locale.

Una componente essenziale della circolazione atmosferica sono i cicloni, il cui passaggio ha importanti implicazioni sulle variabili ambientali. L’individuazione dei cicloni e la definizione di procedure automatiche che ne consentano l’individuazione e la quantificazione a partire da simulazioni numeriche e dati osservati (cyclone tracking) sono utilizzati per descrivere i regimi climatici a scale regionale e la loro variabilità. L’associazione dei cicloni con precipitazioni e venti li rende fattori essenziali per capire come la circolazione atmosferica determini mareggiate e inondazioni ed, in generale eventi, di grande potenzialità distruttiva.