Pred 16. stoletjem poznavanje zemeljske atmosfere in vremena ni bilo natančno. Ljudje so se za napovedi večinoma zanašali na izkušnje z lokalnimi vremenskimi pojavi. Teta Sally je zavohala snežni vihar, ki je prihajal, in stric Jimo je po kolenu govoril o bližajočem se dežju. Nato so izumili preproste naprave, kot so termometri, barometri in vremenske lopute, ki so dajali zapisljive podatke. Ko je tehnologija napredovala od 19. stoletja dalje, je bolj dovršena oprema omogočala zaznavanje regionalnih in globalni vremenski vzorci in sodobni radarji, sateliti in programi za računalniško modeliranje omogočajo dolgoročno vreme napovedi.
Temperaturna oprema
Stekleni termometri, napolnjeni z alkoholom ali živim srebrom, so standardna oprema za merjenje temperature zraka, zemlje in vode. Termometri za najvišjo in najnižjo temperaturo registrirajo najnižje in najvišje temperature v določenem časovnem obdobju. Detektor temperature odpornosti določa temperature zraka na podlagi sprememb električne odpornosti določenih kovin zaradi temperature in daje digitalni odčitek. Prednost za samodejne vremenske postaje, RTD-ji lahko vsako sekundo oddajo odčitavanje temperature.
Atmosferski tlak in veter
Barometri merijo atmosferski tlak. Tekoči barometri običajno merijo živo srebro, ki se nahaja v evakuirani cevi, in nivo živega srebra se spreminja, ko se atmosferski tlak poveča ali zmanjša. Aneroidni barometri vsebujejo fiksno prostornino zraka, zaprto v enoti, opremljeni s prilagodljivo membrano. Ko se membrana širi in krči s spremembami, ki jih povzročajo pogoji atmosferskega tlaka, pritrjena igla kaže na pravilno odčitavanje. Vetrometri merijo smer in hitrost vetra. Običajno vključujejo rep lopute in ventilator za merjenje hitrosti.
Kazalniki vlage
Obstaja več orodij, ki merijo vlažnost ali odstotek vode v zraku. Najzgodnejši je bil higrometer, ki je odvisen od tega, kako se človeški las širi in krči kot odziv na spremembe vlažnosti. Psihrometer zaznava razliko v temperaturi med suho in mokro žarnico termometra za merjenje vlažnosti. Drugi instrumenti vključujejo električni higrometer, higrometer rosišča, infrardeči higrometer in rožno celico. Merilniki padavin merijo padavine, snegomeri pa sneženje.
Vremenski baloni
Vremenski baloni merijo vlažnost, zračni tlak, temperaturo, hitrost in smer vetra z enotami, imenovanimi radiosonde. Dvakrat na dan, sproženi s 1100 lokacij po vsem svetu, se dvignejo na več kot 20 milj nad Zemljo, snemajo, ko potujejo, in jih po radijskih valovih pošiljajo nazaj meteorologom. Ko balon poči, se radiosonda s padali vrne nazaj na Zemljo za recikliranje. Vremenski baloni dajejo navpični posnetek atmosferskih razmer na določenem območju.
Visokotehnološka orodja
Z izumom radarja v drugi svetovni vojni so se meteorološke študije močno izboljšale. Konvencionalni radar, Dopplerjev radar in dvojno polarizacijski radar zaznavajo nevihtne sisteme, njihovo smer, hitrost, intenzivnost in vrsto padavin. Meteorološki sateliti, ki krožijo okoli Zemlje, so začeli oddajati leta 1962 in vodili do bolj zapletenih satelitov. Geostacionarni operativni okoljski sateliti vsakih 15 minut prenašajo fotografske podobe zahodne poloble. Polarni operativni okoljski sateliti potrebujejo približno 1,5 ure, da krožijo okoli Zemlje in zagotovijo informacije o vremenu, oceanih in vulkanskih izbruhih. Računalniška analiza vremenskih podatkov in računalniško modeliranje vremenskih sistemov omogoča dolgoročno vremensko napoved v svetovnem merilu vse bolj natančno.
