تعتمد عمل نماذج توقعات الغيوم على الاستفادة من البيانات المناخية المحصلة من الأقمار الصناعية، الرادارات، ومحطات الرصد الجوي. وتقوم النماذج بتحليل هذه البيانات بشكل مستمر للتنبؤ بظهور الغيوم وحركتها خلال فترات زمنية معينة.
وتتكون النماذج من برمجيات تحليلية تقوم بتنبؤ ظهور السحب بالاعتماد على المتغيرات المناخية المختلفة مثل درجة حرارة الهواء والضغط الجوي ونسبة الرطوبة والرياح. كما يتم استخدام خوارزميات التعلم الآلي وشبكات العصب الصناعي لتحسين دقة التنبؤ بتوقعات الغيوم.
ويتم تحديث نماذج التنبؤ بالغيوم بشكل مستمر حيث يتم إضافة المزيد من البيانات المناخية الجديدة والتحسينات التقنية لزيادة دقة نتائج التنبؤ. وتعتبر نماذج التوقعات الجوية من أهم الأدوات التي يعتمد عليها المختصون في الطقس لتحديد أفضل الخيارات وإصدار التحذيرات المناسبة لتشكل السحب وتأثيراتها على الأرض.