大气波动时空尺度跨度大，既有大尺度行星波如罗斯比波，也有周期为分钟量级的声波，这些不同尺度的波动在大气动量、能量的传播中扮演关键角色，对天气和气候的变化均具有重要影响。大气中主要波动包括声波、重力波、惯性重力波、罗斯比波、开尔文波和罗斯比-重力混合波。

实际大气中所观测到的波动，往往是由各种不同振幅和不同波速（或频率）的单色波叠加而成的所谓波群。波群和单波的传播速度往往不同：波群传播的速度称为群速度，单波传播的速度称为相速度。两者的表达式分别为：

   …（1）

   …（2）

式中为波的圆频率；为波数。由此，群速度和相速度的关系可以表述为：

   …（3）

当单波位相移动速度随波数发生变化时，由此单波构成的波群则是频散的，即波群在传播过程中能量将逐渐频散出去，从而使得天气系统减弱，而其周围系统则可能增强。