Преди 1600-те години знанията за земната атмосфера и времето не са били точни. Хората разчитаха предимно на опит с местните метеорологични събития за прогнози. Леля Сали усещаше дъха на снежна буря и коляното на чичо Джим разказваше за предстоящия дъжд. Тогава са измислени прости устройства, като термометри, барометри и метеорологични лопатки, които дават записваеми данни. С напредването на технологиите от 1800 г. насам, по-сложното оборудване позволява откриване на регионални и глобални модели на времето и модерни радари, сателити и програми за компютърно моделиране позволяват дългосрочно време прогнози.
Оборудване за температура
Стъклените термометри, пълни с алкохол или живак, са стандартно оборудване за измерване на температурите на въздуха, почвата и водата. Термометрите за максимална и минимална температура регистрират най-ниските и най-високите температури през определен период от време. Детекторът за температура на съпротивлението определя температурите на въздуха въз основа на промени в електрическото съпротивление на определени метали поради температурата и дава цифрово отчитане. Предпочитани за автоматични метеорологични станции, RTD могат да предоставят отчитане на температурата всяка секунда.
Атмосферно налягане и вятър
Барометрите измерват атмосферното налягане. Течните барометри обикновено измерват живака, съдържащ се в евакуирана тръба, и нивото на живака се променя, когато атмосферното налягане се увеличава или намалява. Анероидните барометри съдържат фиксиран обем въздух, затворен в единица, снабдена с гъвкава мембрана. Тъй като мембраната се разширява и свива с промени, причинени от атмосферното налягане, прикрепената игла сочи към правилното отчитане. Ветромерите измерват посоката и скоростта на вятъра. Те обикновено включват опашка на ветропоказател и вентилатор за измерване на скоростта.
Индикатори за влага
Има няколко инструмента, които измерват влажността или процента на водата във въздуха. Най-ранният е хигрометърът, който зависи от разширяването и свиването на човешкия косъм в отговор на промените във влажността. Психрометърът открива разликата в температурата между суха и мокра крушка на термометъра за измерване на влажността. Други инструменти включват електрически хигрометър, хигрометър с точка на оросяване, инфрачервен хигрометър и клетка за оросяване. Манометрите измерват валежите, а снегомерите измерват снеговалежите.
Балони за времето
Балоните за времето измерват влажността, въздушното налягане, температурата, скоростта и посоката на вятъра с единици, наречени радиозонд. Стартирани от 1100 обекта по света два пъти на ден, те се издигат на над 20 мили над Земята, записват, докато пътуват, и предават информацията обратно на метеоролозите чрез радиовълни. Когато балонът се спука, радиозондът се спуска с парашут обратно на Земята за рециклиране. Балоните за времето дават вертикална снимка на атмосферните условия в даден район.
Високотехнологични инструменти
С изобретяването на радара през Втората световна война метеорологичните изследвания значително се подобриха. Конвенционален радар, доплеров радар и двуполяризационен радар откриват бурни системи, тяхната посока, скорост, интензивност и вид на валежите. Метеорологичните спътници, обикалящи около Земята, започнаха да предават през 1962 г. и доведоха до по-сложни спътници. Геостационарните оперативни спътници за околната среда предават фотографски изображения на Западното полукълбо на всеки 15 минути. Полярните оперативни спътници за околната среда отнемат около 1,5 часа, за да обиколят Земята, предоставяйки информация за времето, океаните и вулканичните изригвания. Компютърният анализ на метеорологичните данни и компютърното моделиране на метеорологичните системи правят дългосрочните прогнози за времето в глобален мащаб все по-точни.
