Кёппен большое внимание уделял изучению циклонической деятельности. Он основал в обсерватории службу штормового предупреждения и был ее первым руководителем. В метеорологии циклонами называются области пониженного атмосферного давления, перемещающиеся над поверхностью Земли. Циклоны сопровождаются сильным ветром, продолжительными и обильными осадками, быстрой сменой температур. Исследование циклонической деятельности является одним из основных направлений в метеорологии.
В 1898 году Кёппен писал:
Ясность в вопросе передвижения циклонических вихрей была с большим трудом достигнута; в то же время мы еще очень мало знаем о законах изменения их интенсивности, то есть об их возникновении и исчезновении. Тем не менее можно сказать – и я в последние годы много раз пользовался возможностью заявить, – что открытие этих законов является задачей, входящей в число самых срочных потребностей метеорологии, так как они представляют собой наибольшее затруднение при составлении прогноза. Это возможно только при совмещении экспериментального метода с теорией, и нельзя с уверенностью сказать, достаточно ли будет экспериментального изучения нижнего воздушного слоя, которым мы сейчас располагаем. На синоптических картах северной части Атлантического океана сейчас отображено движение стольких циклонов, что, по моему мнению, пришло время для такого исследования, в котором стоит использовать современные теоретические методы.
Кёппен разработал наглядные схемы атмосферной циркуляции воздуха, включив в них вертикальные компоненты, то есть верхние воздушные слои. Это побудило его в 1898 году в Гамбурге заняться более детальными и систематическими аэрологическими наблюдениями с использованием привязного аэростата и аэростата-пилота.
В 1914 году он писал, предвидя будущие направления исследований:
Благодаря только начавшимся исследованиям колебаний давления и температуры в верхних слоях свободной атмосферы можно будет сделать важнейшие выводы о природе пока еще весьма загадочных передвигающихся, возникающих и исчезающих циклонов и антициклонов и, следовательно, изменений погодных условий. Результаты аэрологических наблюдений должны оказать решающее влияние на выяснение пространственной структуры циклонов и антициклонов; объединение синоптической метеорологии с аэрологией приведет нас к прогрессу.
Дальнейшее развитие метеорологии происходило именно так, как предсказывал Кёппен. Кроме того, он подчеркивал важность связей между синоптической метеорологией и климатологией (Мет. журн., 1926).
Объединение этих направлений желательно для них обоих; синоптической метеорологии срочно нужно получить общее представление об атмосфере и отделить случайности от закономерностей.