天气系统是指具有一定的温度、气压、风等气象要素空间结构特征的大气运动系统。如有的以空间气压分布为特征组成高压、低压、高压脊、低压槽等，有的则以风的分布特征来分，如气旋，反气旋，切变线等，有的又以温度分布特征来确定，如锋。还有的以某些天气特征来分，如雷暴，热带云团等。通常构成天气系统的气压、风、温度及气象要素之间都有一定的配置关系。大气中各种天气系统的空间范围是不同的，水平尺度可从几公里到1～2千公里。其生命史也不同，从几小时到几天都有。
由于大大小小的天气系统相互交织、相互作用，有时天气系统容易造成大气污染，有时又有利于大气污染物转移，所以谈大气污染时往往离不开天气系统。一般情况下，在风小、湿润、逆温等气象条件下，容易出现重污染天气。在污染物排放总量变化不大的情况下，不利的气象条件是重污染日形成的主导因素。
