Prije 1600-ih, znanje o Zemljinoj atmosferi i vremenu nije bilo točno. Ljudi su se za prognoze uglavnom oslanjali na iskustvo s lokalnim vremenskim događajima. Teta Sally osjećala je miris snježne oluje koja je dolazila, a ujak Jimovo koljeno govorilo je o nadolazećoj kiši. Tada su izumljeni jednostavni uređaji, poput termometra, barometra i vremenskih lopatica koji daju podatke koji se mogu snimati. Kako je tehnologija napredovala od 1800-ih nadalje, sofisticiranija oprema omogućavala je otkrivanje regionalnih i globalni vremenski obrasci, a moderni radari, sateliti i programi za računalno modeliranje omogućuju dugoročno vrijeme predviđanja.
Oprema za temperaturu
Stakleni termometri napunjeni alkoholom ili živom standardna su oprema za mjerenje temperatura zraka, tla i vode. Termometri za maksimalnu i minimalnu temperaturu registriraju najniže i najviše temperature tijekom određenog vremenskog razdoblja. Detektor temperature otpora određuje temperature zraka na temelju promjena u električnom otporu određenih metala zbog temperature i daje digitalno očitavanje. Preferirani za automatske meteorološke stanice, RTD-ovi mogu isporučivati očitavanje temperature svake sekunde.
Atmosferski pritisak i vjetar
Barometri mjere atmosferski tlak. Tekući barometri obično mjere živu koja se nalazi u evakuiranoj cijevi, a razina žive se mijenja kako se atmosferski tlak povećava ili smanjuje. Aneroidni barometri sadrže fiksni volumen zraka zapečaćen unutar jedinice opremljene fleksibilnom membranom. Kako se membrana širi i skuplja s promjenama uzrokovanim uvjetima atmosferskog tlaka, pričvršćena igla upućuje na ispravno očitanje. Anemometri za vjetar mjere smjer i brzinu vjetra. Obično sadrže rep lopatice i ventilator za mjerenje brzine.
Pokazatelji vlage
Postoji nekoliko alata kojima se mjeri vlažnost zraka ili postotak vode u zraku. Najraniji je bio higrometar, koji ovisi o tome kako se ljudska kosa širi i skuplja kao odgovor na promjene vlage. Psihrometar otkriva razliku u temperaturi između suhe i mokre žarulje termometra za mjerenje vlažnosti. Ostali instrumenti uključuju električni vlagomjer, vlagomjer točke rosišta, infracrveni vlagomjer i rosnu ćeliju. Kišomjeri mjere kišu, a snježni mjerači snijega.
Vremenski baloni
Meteorološki baloni mjere vlažnost, tlak zraka, temperaturu, brzinu i smjer vjetra pomoću jedinica zvanih radiosonde. Pokrenuti s 1.100 mjesta širom svijeta dva puta dnevno, uzdižu se na preko 20 milja iznad Zemlje, snimajući dok putuju i prenoseći informacije natrag meteorolozima radio valovima. Kad balon pukne, radiosonda padobranom padobranom vraća se na Zemlju radi recikliranja. Vremenski baloni daju okomiti snimak atmosferskih uvjeta u određenom području.
Alati visoke tehnologije
Izumom radara u Drugom svjetskom ratu, meteorološke studije su se znatno poboljšale. Konvencionalni radar, Dopplerov radar i dual-polarizacijski radar otkrivaju olujne sustave, njihov smjer, brzinu, intenzitet i vrstu oborina. Meteorološki sateliti koji kruže oko Zemlje počeli su emitirati 1962. i doveli su do složenijih satelita. Geostacionarni operativni sateliti za zaštitu okoliša prenose fotografske slike zapadne hemisfere svakih 15 minuta. Polarnim operativnim satelitima za zaštitu okoliša treba oko 1,5 sata da kruže oko Zemlje pružajući informacije o vremenu, oceanima i erupcijama vulkana. Računalna analiza vremenskih podataka i računalno modeliranje vremenskih sustava čine dugoročno predviđanje vremena na globalnoj razini sve preciznijim.