Развитие вариационного исчисления мотивировалось исторически необходимостью нахождения минимальных и максимальных значений быстроменяющихся функций [10].
Основной задачей вариационного исчисления и является разыскание наибольших и наименьших значений функционалов от линий и поверхностей, выражаемых некоторыми определенными интегралами.
Использование аппарата вариационного исчисления позволяет решать как задачи объективного анализа метеоданных, так и проблему инициализации. Особенностью вариационных методов является минимизация функционала, выражающего интегральные характеристики. При этом в функционал можно включать условия минимизации сразу нескольких характеристик.