Vóór 1600 was de kennis van de atmosfeer en het weer van de aarde niet exact. Mensen vertrouwden vooral op voorspellingen met ervaring met lokale weersomstandigheden. Tante Sally rook een sneeuwstorm die aankwam en de knie van oom Jim vertelde over dreigende regen. Vervolgens werden eenvoudige apparaten, zoals thermometers, barometers en windwijzers, uitgevonden die beschrijfbare gegevens opleverden. Naarmate de technologie vorderde vanaf de 19e eeuw, maakte meer geavanceerde apparatuur detectie van regionale en wereldwijde weerspatronen mogelijk, en moderne radar-, satellieten- en computermodelleringprogramma's maken weersvoorspellingen voor de lange termijn mogelijk.

Temperatuurapparatuur

Glazen thermometers gevuld met alcohol of kwik zijn standaardapparatuur voor het meten van lucht-, bodem- en watertemperaturen. Maximum- en minimumtemperatuur thermometers registreren de laagste en hoogste temperaturen gedurende een specifieke tijdsperiode. De weerstandstemperatuurdetector bepaalt de luchttemperatuur op basis van veranderingen in elektrische weerstand van specifieke metalen als gevolg van temperatuur en geeft een digitale uitlezing. Voorkeur voor automatische weerstations, RTD's kunnen elke seconde een temperatuurmeting leveren.

Atmosferische druk en wind

Barometers meten de atmosferische druk. Vloeibare barometers meten meestal kwik in een geëvacueerde buis en het kwikniveau verandert als de atmosferische druk stijgt of daalt. Aneroïde barometers bevatten een vast volume lucht dat is verzegeld in een eenheid die is uitgerust met een flexibel membraan. Naarmate het membraan expandeert en samentrekt met veranderingen veroorzaakt door atmosferische druk, wijst een bevestigde naald naar de juiste aflezing. Windanemometers meten de richting en snelheid van wind. Ze bevatten meestal een windvaanstaart en een ventilator om de snelheid te meten.

Vochtindicatoren

Er zijn verschillende gereedschappen die vochtigheid meten, of het percentage water in de lucht. De vroegste was de hygrometer, die afhankelijk is van het uitzetten en krimpen van het menselijke haar als reactie op veranderingen in de luchtvochtigheid. De psychrometer detecteert het verschil in temperatuur tussen een droge en een natte thermometerlamp om de vochtigheid te meten. Andere instrumenten zijn de elektrische hygrometer, de dauwpunt-hygrometer, de infrarood-hygrometer en de dauwcel. Regenmeters meten neerslag en sneeuwmeters meten sneeuw.

Weerballonnen

Weerballonnen meten vochtigheid, luchtdruk, temperatuur, windsnelheid en richting met eenheden die radiosondes worden genoemd. Ze werden tweemaal per dag gelanceerd vanaf 1.100 locaties over de hele wereld, ze stijgen tot meer dan 20 mijlen boven de aarde, registreren terwijl ze reizen en verzenden de informatie terug naar meteorologen via radiogolven. Wanneer de ballon barst, parachute de radiosonde terug naar de aarde voor recycling. Weerballonnen geven een verticale momentopname van atmosferische omstandigheden in een bepaald gebied.

High-Tech Tools

Met de uitvinding van radar in de Tweede Wereldoorlog zijn meteorologische studies enorm verbeterd. Conventionele radar, Doppler-radar en radar met twee polarisaties detecteren stormsystemen, hun richting, snelheid, intensiteit en soort neerslag. Meteorologische satellieten rond de aarde begonnen met uitzenden in 1962 en leidden tot meer gecompliceerde satellieten. Geostationaire operationele milieusatellieten verzenden elke 15 minuten fotografische beelden van het westelijk halfrond. Polar Operational Environmental Satellites hebben ongeveer 1,5 uur nodig om de aarde om te cirkelen, en geven informatie over weer, oceanen en vulkaanuitbarstingen. Computeranalyse van weergegevens en computermodellering van weersystemen maken weersvoorspelling op lange termijn op wereldwijde schaal steeds nauwkeuriger.