Meteorologiassa käytetyt työkalut

Ennen 1600-lukua tieto maapallon ilmakehästä ja säästä ei ollut tarkka. Ihmiset luottivat ennusteisiin enimmäkseen kokemukseen paikallisista säätapahtumista. Sally-täti tunsi tulevan lumimyrskyn, ja Jim-setä polvi kertoi lähestyvästä sateesta. Sitten keksittiin yksinkertaiset laitteet, kuten lämpömittarit, ilmanpainemittarit ja sääsiivet, jotka antoivat tallennettavia tietoja. Kun tekniikka kehittyi 1800-luvulta lähtien, kehittyneemmät laitteet mahdollistivat alueellisten ja maailmanlaajuiset säämallit ja nykyaikaiset tutkat, satelliitit ja tietokonemallinnusohjelmat mahdollistavat pitkäaikaisen sään ennusteita.

Joko alkoholilla tai elohopealla täytetyt lasilämpömittarit ovat vakiovarusteena ilman, maaperän ja veden lämpötilan mittaamiseen. Suurimman ja pienimmän lämpötilan lämpömittarit rekisteröivät matalin ja korkein lämpötilat tiettynä ajanjaksona. Vastuslämpötilan ilmaisin määrittää ilman lämpötilat tiettyjen metallien lämpötilan aiheuttamien sähkövastusten muutosten perusteella ja antaa digitaalisen lukeman. Automaattisten sääasemien suosima RTD voi antaa lämpötilalukeman joka sekunti.

Barometrit mittaavat ilmanpaineen. Nestemäiset barometrit mittaavat yleensä tyhjennetyn putken sisältämän elohopean, ja elohopeapitoisuus muuttuu ilmakehän paineen kasvaessa tai laskiessa. Aneroidibarometrit sisältävät kiinteän ilmamäärän, joka on suljettu joustavalla kalvolla varustetussa yksikössä. Kun kalvo laajenee ja supistuu ilmakehän paineolosuhteiden aiheuttamien muutosten kanssa, kiinnitetty neula osoittaa oikeaan lukemaan. Tuulen anometrit mittaavat tuulen suunnan ja nopeuden. Ne sisältävät yleensä tuuliviiren hännän ja tuulettimen nopeuden mittaamiseksi.

On olemassa useita työkaluja, jotka mittaavat kosteutta tai ilman prosenttiosuutta vedestä. Aikaisin oli kosteusmittari, joka riippuu hiusten laajenemisesta ja supistumisesta kosteuden muutosten seurauksena. Psykrometri havaitsee lämpötilaeron kuivan ja märän lämpömittarin välillä kosteuden mittaamiseksi. Muita instrumentteja ovat sähköhygrometri, kastepistehygrometri, infrapunahygrometri ja kastekenno. Sademittarit mittaavat sateita ja lumimittarit mittaavat lumisateen.

Sään ilmapallot mittaavat kosteutta, ilmanpainetta, lämpötilaa, tuulen nopeutta ja suuntaa yksiköillä, joita kutsutaan radiosondeiksi. Ne käynnistettiin 1100 paikasta ympäri maailmaa kahdesti päivässä, ja ne nousevat yli 20 mailin päähän maapallon yläpuolelle, nauhoittaessaan matkaa ja välittäessään tietoja meteorologeille radioaaltojen avulla. Kun ilmapallo puhkeaa, radiosondi laskee laskuvarjoon takaisin maapallolle kierrätystä varten. Sään ilmapallot antavat pystysuoran kuvan ilmakehän olosuhteista tietyllä alueella.

Tutkan keksimisen jälkeen toisessa maailmansodassa säätiedot paranivat huomattavasti. Perinteinen tutka, Doppler-tutka ja kaksoispolarisaatiotutka havaitsevat myrskyjärjestelmät, niiden suunnan, nopeuden, voimakkuuden ja sademäärän. Maan ympäri kiertävät meteorologiset satelliitit alkoivat lähettää vuonna 1962 ja johtivat monimutkaisempiin satelliitteihin. Geostationaariset operatiiviset ympäristösatelliitit lähettävät valokuvia läntiseltä pallonpuoliskolta 15 minuutin välein. Polaaristen operatiivisten ympäristösatelliittien kiertäminen maapallolla kestää noin 1,5 tuntia ja tarjoaa tietoa säästä, valtameristä ja tulivuorenpurkauksista. Säätietojen tietokoneanalyysi ja sääjärjestelmien tietokonemallinnus tekevät pitkän aikavälin sääennusteista maailmanlaajuisesti entistä tarkempia.