Narzędzia stosowane w meteorologii

Przed XVII wiekiem wiedza o ziemskiej atmosferze i pogodzie nie była dokładna. Prognozy opierały się głównie na doświadczeniach z lokalnymi zdarzeniami pogodowymi. Ciotka Sally wyczuła nadchodzącą burzę śnieżną, a kolano wujka Jima mówiło o zbliżającym się deszczu. Następnie wynaleziono proste urządzenia, takie jak termometry, barometry i wiatrowskazy, które dawały rejestrowalne dane. Wraz z rozwojem technologii od XIX wieku coraz bardziej zaawansowany sprzęt umożliwiał wykrywanie regionalnych i globalne wzorce pogodowe, a nowoczesne radary, satelity i programy do modelowania komputerowego pozwalają na długoterminową pogodę przewidywania.

Termometry szklane wypełnione alkoholem lub rtęcią są standardowym wyposażeniem do pomiaru temperatury powietrza, gleby i wody. Termometry maksymalnej i minimalnej temperatury rejestrują najniższe i najwyższe temperatury w określonym przedziale czasu. Rezystancyjny czujnik temperatury określa temperaturę powietrza na podstawie zmian oporności elektrycznej określonych metali pod wpływem temperatury i daje cyfrowy odczyt. Preferowane dla automatycznych stacji pogodowych, czujniki RTD mogą dostarczać odczyt temperatury co sekundę.

Barometry mierzą ciśnienie atmosferyczne. Barometry cieczowe zwykle mierzą rtęć zawartą w próżniowej rurce, a poziom rtęci zmienia się wraz ze wzrostem lub spadkiem ciśnienia atmosferycznego. Barometry aneroidowe zawierają stałą objętość powietrza zamkniętą w urządzeniu wyposażonym w elastyczną membranę. Gdy membrana rozszerza się i kurczy wraz ze zmianami spowodowanymi warunkami ciśnienia atmosferycznego, dołączona igła wskazuje prawidłowy odczyt. Anemometry wiatrowe mierzą kierunek i prędkość wiatru. Zwykle zawierają ogon wiatrowskazu i wentylator do pomiaru prędkości.

Istnieje kilka narzędzi, które mierzą wilgotność, czyli procent wody w powietrzu. Najwcześniejszym był higrometr, który polega na tym, że ludzki włos rozszerza się i kurczy w odpowiedzi na zmiany wilgotności. Psychrometr wykrywa różnicę temperatur między suchą i mokrą żarówką termometru w celu pomiaru wilgotności. Inne przyrządy obejmują higrometr elektryczny, higrometr punktu rosy, higrometr na podczerwień i komorę rosy. Deszczomierze mierzą opady deszczu, a śniegomierze mierzą opady śniegu.

Balony pogodowe mierzą wilgotność, ciśnienie powietrza, temperaturę, prędkość i kierunek wiatru za pomocą jednostek zwanych radiosondami. Wystrzeliwane z 1100 miejsc na całym świecie dwa razy dziennie, wznoszą się na ponad 20 mil nad Ziemią, rejestrując swoją podróż i przesyłając informacje z powrotem do meteorologów za pomocą fal radiowych. Kiedy balon pęka, radiosonda spada z powrotem na Ziemię w celu recyklingu. Balony pogodowe dają pionowy obraz warunków atmosferycznych na danym obszarze.

Wraz z wynalezieniem radaru podczas II wojny światowej badania meteorologiczne znacznie się poprawiły. Radary konwencjonalne, radary dopplerowskie i radary dwupolaryzacyjne wykrywają systemy burzowe, ich kierunek, prędkość, intensywność i rodzaj opadów. Satelity meteorologiczne krążące wokół Ziemi zaczęły nadawać w 1962 roku i doprowadziły do ​​powstania bardziej skomplikowanych satelitów. Geostacjonarne operacyjne satelity środowiskowe przesyłają obrazy fotograficzne półkuli zachodniej co 15 minut. Operacyjne satelity środowiskowe Polar potrzebują około 1,5 godziny na okrążeniu Ziemi, dostarczając informacji o pogodzie, oceanach i erupcjach wulkanów. Komputerowa analiza danych pogodowych i komputerowe modelowanie systemów pogodowych sprawiają, że długoterminowe prognozy pogody w skali globalnej są coraz dokładniejsze.