Trong các nghiên cứu thời tiết và khí hậu, các đo đạc hoặc giả lập thường cần thiết để dẫn chiếu tới một chiều cao hoặc một cao độ cụ thể, và đó là AGL tự nhiên. Tuy nhiên, các giá trị của các biến địa vật lý được đo ở những nơi khác nhau trên bề mặt tự nhiên (mặt đất) có thể không dễ dàng so sánh ở địa hình gò đồi hay núi non, bởi vì một phần của độ biến thiên quan sát được là do thay đổi cao độ của bề mặt. Vì lý do này, các biến như áp suất hoặc nhiệt độ đôi khi bị "giảm" xuống tới mức của mực nước biển trung bình.

Trong các mô hình lưu thông tổng quát và các mô hình khí hậu toàn cầu, trạng thái và tính chất của khí quyển được định rõ hoặc tính toán tại một số vị trí và chiều cao rời rạc. Khi địa hình của các lục địa được thể hiện rõ ràng, cao độ của các vị trí này được thiết lập trên mức mặt đất mô phỏng. Điều này thường được thực hiện bằng cách sử dụng hệ tọa độ sigma, đó là tỷ lệ của áp suất tại một vị trí (vĩ độ, kinh độ, cao độ) chia cho áp suất tại đáy của vị trí đó trên mặt đất (cùng vĩ độ, cùng kinh độ, cao độ AGL = 0).