A atmosfera descríbese dentro do ámbito físico como un sistema caótico. Esta clasificación é fundamental para entender moitos dos problemas que afectan á efectividade das predicións. Unha característica típica deste tipo de sistemas é que a súa evolución esta moi relacionada coa situación inicial da que parte e os modelos que pretenden simular a evolución da atmosfera tamén teñen esta característica. Dous modelos que partan de dous estados iniciais parecidos resultan, chegados a un determinado punto, en predicións completamente distintas. Isto introduce unha seria limitación na efectividade das predicións. Supoñendo que as ecuacións dos nosos modelos describisen perfectamente a evolución da atmosfera necesitariamos coñecer tamén dunha forma perfecta o estado de partida para que non existise erro na nosa simulación. Nembargantes os mecanismos que determinan o estado inicial da atmosfera están, aínda, moi lonxe de ser perfectos. Isto produce que introduzamos erros nos modelos a través dos erros do estado inicial da atmosfera. Estes erros crecen rapidamente degradando a calidade da predición.

Sen embargo dispoñemos dunha vantaxe: podemos estimar o erro que cometemos con cada estado inicial. Isto quere dicir que, pese a que non coñecemos cal é exactamente o estado inicial da atmosfera na nosa simulación, si podemos establecer entre que intervalos está contida. Con esta información podemos xerar estados iniciais diferentes entre si pero que estean englobados neses intervalos que coñecemos. Estes novos estados iniciais pódense utilizar para alimentar a un mesmo modelo que se executaría unha vez por cada novo estado inicial que queremos xerar. Todas esas execucións son igualmente válidas xa que partiron de estados que estaban contidos nos intervalos estimados. Pero debido á natureza caótica da atmosfera (e do modelo) tódolos modelos xerarán resultados distintos e, tamén, igualmente válidos. Iste é o fundamento no que se basea a predición por conxuntos: Executar un conxunto (ou conxuntos) de modelos que teñan una representatividade similar sobre a verdadeira situación real da atmosfera. O resultado do conxunto atopase a través da media aritmética de tódalas solucións calculadas.

• Iste é o campo de presión ó nivel do mar predita a 72 horas do inicio da simulación de dous membros do conxunto do GFS que partiron de estados iniciais lixeiramente distintos.