氣象觀測，研究測量和觀察地球大氣的物理和化學(xué)特性以及大氣現(xiàn)象的方法和手段的一門學(xué)科。測量和觀察的內(nèi)容主要有大氣氣體成分濃度、氣溶膠、溫度、濕度、壓力、風(fēng)、大氣湍流、蒸發(fā)、云、降水、輻射、大氣能見度、大氣電場、大氣電導(dǎo)率以及雷電、虹、暈等。從學(xué)科上分，氣象觀測屬于大氣科學(xué)的一個分支。它包括地面氣象觀測、高空氣象觀測、大氣遙感探測和氣象衛(wèi)星探測等，有時統(tǒng)稱為大氣探測。由各種手段組成的氣象觀測系統(tǒng)（見彩圖），能觀測從地面到高層，從局地到全球的大氣狀態(tài)及其變化。 大氣中發(fā)生的各種現(xiàn)象，自古以來就為人們所注意，在中外古籍中都有較豐富的記載（見大氣科學(xué)發(fā)展簡史）。但在16世紀(jì)以前主要是憑目力觀測，除雨量測定（至遲在15世紀(jì)之前已經(jīng)出現(xiàn)）外，其他特性的定量觀測，則是17世紀(jì)以后的事。用儀器進行氣象觀測，經(jīng)歷著三個重要的發(fā)展階段。16世紀(jì)末到20世紀(jì)初，是地面氣象觀測的形成階段。1597年（有說1593年）意大利物理學(xué)家和天文學(xué)家伽利略發(fā)明空氣溫度表，1643年E.托里拆利發(fā)明氣壓表。這些儀器以及其他觀測儀器的陸續(xù)發(fā)明,使氣象觀測由定性描述向定量觀測發(fā)展,在這階段發(fā)明的氣壓表、溫度表、濕度表、風(fēng)向風(fēng)速計、雨量器、蒸發(fā)皿、日射表等氣象儀器（見地面氣象觀測儀器），為逐步組建比較完善的地面氣象觀測站網(wǎng)和對近地面層氣象要素進行日常的系統(tǒng)觀測提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。并為繪制天氣圖和氣候圖，開創(chuàng)近代天氣分析和天氣預(yù)報等的研究和業(yè)務(wù)提供了定量的科學(xué)依據(jù)。20世紀(jì)20年代末至60年代初，是由地面觀測發(fā)展到高空觀測的階段。隨著無線電技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了無線電探空儀，得以測量各高度大氣的溫度、濕度、壓力、風(fēng)等氣象要素，使氣象觀測突破了二百多年來只能對近地面層大氣進行系統(tǒng)測量的局限。到40年代中期，氣象火箭把探測高度進一步抬升到100公里左右,同時氣象雷達也開始應(yīng)用于大氣探測（一部氣象雷達能夠?qū)装俟锓秶鷥?nèi)的雷暴分布和結(jié)構(gòu)連續(xù)地進行探測）。這些高空探測技術(shù)的發(fā)展，使人們對大氣三維空間的結(jié)構(gòu)有了真正的了解。60年代初以來，氣象觀測進入了第三個階段，即大氣遙感探測階段。它以1960年4月1日美國發(fā)射第一顆氣象衛(wèi)星（泰羅斯 1號）為主要標(biāo)志。大氣遙感不僅擴大了探測的空間范圍,增強了探測的連續(xù)性,而且更增加了觀測內(nèi)容。一顆地球同步氣象衛(wèi)星可以提供幾乎 1/5地球范圍內(nèi)每隔10分鐘左右的連續(xù)氣象資料。
一個較完整的現(xiàn)代氣象觀測系統(tǒng)由觀測平臺、觀測儀器和資料處理等部分組成。

觀測平臺
根據(jù)特定要求安裝儀器并進行觀測工作的基點。地面氣象站的觀測場、氣象塔、船舶、海上浮標(biāo)和汽車等都屬地面氣象觀測平臺；氣球、飛機、火箭、衛(wèi)星和空間實驗室等，是普遍采用的高空氣象觀測平臺。它們分別裝載各種地面的和高空的氣象觀測儀器。

觀測儀器
經(jīng)過三百多年的發(fā)展，應(yīng)用于研究和業(yè)務(wù)的氣象觀測儀器,已有數(shù)十種之多,主要包括直接測量和遙感探測兩類:前者通過各種類型的感應(yīng)元件,將直接感應(yīng)到的大氣物理特性和化學(xué)特性，轉(zhuǎn)換成機械的、電磁的或其他物理量進行測量，例如氣壓表、溫度表、濕度表等；后者是接收來自不同距離上的大氣信號或反射信號，從中反演出大氣物理特性和化學(xué)特性的空間分布，例如氣象雷達、聲雷達(見聲波大氣遙感)、激光氣象雷達(見激光大氣遙感)、紅外輻射計(見紅外大氣遙感)等。這些儀器廣泛應(yīng)用了力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué)以及機械、電子、半導(dǎo)體、激光、紅外和微波等科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的成果。此外，還有大氣化學(xué)的痕量分析等手段。氣象觀測儀器必須滿足以下要求：①能夠適應(yīng)各種復(fù)雜和惡劣的天氣條件，保持性能長期穩(wěn)定。②能夠適應(yīng)在不同天氣氣候條件下氣象要素變化范圍大的特點，具有很高的靈敏度、精確度和比較大的量程。此外，根據(jù)觀測平臺的工作條件，對觀測儀器的體積、重量、結(jié)構(gòu)和電源等方面，還有各種特殊要求。

資料處理
現(xiàn)代氣象觀測系統(tǒng)所獲取的氣象信息是大量的，要求高速度地分析處理，例如，一顆極軌氣象衛(wèi)星，每12小時內(nèi)就能給出覆蓋全球的資料，其水平空間分辨率達 1公里左右。采用電子計算機等現(xiàn)代自動化技術(shù)分析處理資料，是現(xiàn)代氣象觀測中必不可少的環(huán)節(jié)。許多現(xiàn)代氣象觀測系統(tǒng),都配備了小型或微型處理機,及時分析處理觀測資料和實時給出結(jié)果(見氣象資料處理)。
氣象觀測網(wǎng)是組合各種氣象觀測和探測系統(tǒng)而建立起來的。基本上分為兩大類：①常規(guī)觀測網(wǎng)。長期穩(wěn)定地進行觀測，主要為日常天氣預(yù)報、災(zāi)害性天氣監(jiān)測、氣候監(jiān)測等提供資料的觀測系統(tǒng)。例如由世界各國的地面氣象站（包括常規(guī)地面氣象站、自動氣象站和導(dǎo)航測風(fēng)站）、海上漂浮（固定浮標(biāo)、飄移浮標(biāo)）站、船舶站和研究船、無線電探空站、航線飛機觀測、火箭探空站、氣象衛(wèi)星及其接收站等組成的世界天氣監(jiān)視網(wǎng)（WWW）,就是一個規(guī)模最大的近代全球氣象觀測網(wǎng)。這個觀測網(wǎng)所獲得的資料，通過全球通信網(wǎng)絡(luò)，可及時提供各國氣象業(yè)務(wù)單位使用(見氣象情報傳輸)。此外，還有國際臭氧監(jiān)測網(wǎng)、氣候監(jiān)測站等。②專題觀測網(wǎng)。根據(jù)特定的研究課題，只在一定時期內(nèi)開展觀測工作的觀測系統(tǒng)。例如20世紀(jì)70年代實施的全球大氣研究計劃第一次全球試驗(FGGE)、日本的暴雨試驗和美國的強風(fēng)暴試驗的觀測網(wǎng)，就是為研究中長期大氣過程和中小尺度天氣系統(tǒng)等的發(fā)生發(fā)展規(guī)律而臨時建立的。 組織氣象觀測網(wǎng)要耗費大量的人力和物力。如何根據(jù)實際需要，正確地選擇觀測項目，恰當(dāng)?shù)靥岢鰧τ^測儀器的技術(shù)要求，合理地確定儀器觀測取樣的頻數(shù)和觀測系統(tǒng)的空間布局，以取得最佳的觀測效果，是一項重要的課題。

氣象觀測是氣象工作和大氣科學(xué)發(fā)展的基礎(chǔ)。由于大氣現(xiàn)象及其物理過程的變化較快，影響因子復(fù)雜，除了大氣本身各種尺度運動之間的相互作用外，太陽、海洋和地表狀況等，都影響著大氣的運動。雖然在一定簡化條件下，對大氣運動作了不少模擬研究（見大氣運動數(shù)值試驗）、大氣運動模型實驗，但組織局地或全球的氣象觀測網(wǎng)，獲取完整準(zhǔn)確的觀測資料，仍是大氣科學(xué)理論研究的主要途徑。歷史上的鋒面、氣旋、氣團和大氣長波等重大理論的建立，都是在氣象觀測提供新資料的基礎(chǔ)上實現(xiàn)的。所以，不斷引進其他科學(xué)領(lǐng)域的新技術(shù)成果，革新氣象觀測系統(tǒng)，是發(fā)展大氣科學(xué)的重要措施。
氣象觀測記錄和依據(jù)它編發(fā)的氣象情報，除了為天氣預(yù)報提供日常資料外，還通過長期積累和統(tǒng)計，加工成氣候資料，為農(nóng)業(yè)、林業(yè)、工業(yè)、交通、軍事、水文、醫(yī)療衛(wèi)生和環(huán)境保護等部門進行規(guī)劃、設(shè)計和研究，提供重要的數(shù)據(jù)。采用大氣遙感探測和高速通信傳輸技術(shù)組成的災(zāi)害性天氣監(jiān)測網(wǎng)，已經(jīng)能夠十分及時地直接向用戶發(fā)布龍卷、強風(fēng)暴和臺風(fēng)等災(zāi)害性天氣警報。大氣探測技術(shù)的發(fā)展為減輕或避免自然災(zāi)害造成的損失提供了條件。

中國科普博覽 http://kepu.itsc.cuhk.edu.hk/gb/earth/weather/observe/index.html