巡天遙看的衛星
自從1960年1月美國第一顆氣象衛星泰羅斯1號升空以來，俄羅斯、日本、中國、法國等都擁有了自己的氣象衛星。氣象衛星的問世，為太空探測大氣翻開了新的一頁。
氣象衛星不同於氣球、飛機、火箭等直接運用氣象儀器探測，因為它使用的是遙感技術。遙感技術，就是不實際接觸被測對象——大氣，而是從遠處高空感知事物的性質。但它又不同於雷達的遙感，如微波雷達、激光雷達、聲雷達都需要人工主動地發射波動信號，通過回收大氣相互作用信號來摸清大氣的狀況；氣象衛星隻利用天體信號源（如太陽），或直接接收大氣本身發射的信號（大氣信號源），就可達到探測的目的。按專業術語講，它屬於被動探測係統。
氣象衛星利用它的探測器，接收被測目標發射或反射的電磁輻射，就可以測出大氣的性質與狀況。氣象衛星有兩個傑出作品，叫可見光雲圖和紅外雲圖。可見光雲圖，簡言之，就是用照相方式獲得的雲圖，它用輻射儀器直接接收大氣反射的太陽光成像。可見光雲圖很直接，隻與反射率有關，如白色部分可能是反射率高的積雪和厚雲；黑色的可能是反射率低的陸地或海洋。紅外雲圖也不難理解，因為任何物體都具有溫度，溫度不同，發射的紅外輻射就不一樣，根據這種原理就可以得到一張反射不同物體的紅外特別圖像。當然，我們看到的電視衛星雲圖是經過計算機加工處理的，並非原圖。
氣象衛星可以探測大氣的溫度、濕度以及不同氣體的含量。如波長為6.3微米左右的水汽對紅外輻射吸收能力很強，如果在衛星探測器上裝有波長為6.3微米的濾光片，就可以發現大氣中的水汽含量。氣象衛星的探測能力正在逐漸增強，它已由最初的電視攝像方式發展為掃描輻射儀和分光計（可見光、紅外和遙感的結合），可以獲取晝夜高低分辨率雲圖和大氣要素以及環境參數的定量資料。衛星資料的傳輸已發展為速率更高、抗幹擾力更強的數字製方式；在資料處理方麵，人機對話係統已經建立。
氣象衛星按運行軌道可以分成兩種，一種叫地球靜止氣象衛星，高度約為36，000公裏左右，繞地球一周的時間為24小時，正好與地球自轉速度相同，因而，從地球上看，好像衛星是靜止不動的。目前，全球上空的靜止衛星每30分鍾可獲得一張雲圖照片，通過連續圖片的拚接，可以知道雲的移動形勢、高度、濕度、海水溫度等。地球靜止衛星已經發展了幾代。在這之中，歐洲氣象衛星組織已經和準備從1988年到2006年，分別發射3—7、MSG—3，共10顆氣象衛星；印度將從1990年到1998年分別發射印度衛星1d、2a、2b、2e氣象衛星；日本從1984年到1999年要發射向日葵—3———5號，氣象衛星—1號共四顆衛星；美國從1987年到2004年要發射地球靜止環境業務衛星—7、I～M號六顆衛星；俄羅斯計劃從1994年到1997年發射電子—1，電子—2氣象衛星。
另一種叫極地軌道氣象衛星，高度約為800～1000公裏。它每天圍繞地球運行14圈，可以對世界各地巡視兩遍。由於這種衛星采用的是太陽同步軌道，所以每天幾乎在同一時間經過同一地區的上空。顯然，每天獲得的觀測資料由於時間相同，因而具有可比較性。極地軌道衛星探測的內容除了靜止衛星的以外，還包括洪澇災害、森林覆蓋、氣壓、臭氧總量等。極地軌道氣象衛星也發展了幾代。目前美國有實驗研究性氣象衛星雨雲係列；前蘇聯從1969年開始發展了流星係列，包括Ⅰ型和Ⅱ型。我國從1988年開始已發射了風雲號係列衛星。最近在十幾年中，一些國家和地區還將發射新的極地軌道氣象衛星，這包括：歐洲氣象組織預計2000年發射的極地軌道氣象衛星—1———3；美國國家海洋大氣局預計到2006年發射的—11、—12、—J———N9、NPOESS—1———3，共11顆衛星；中國到上世紀末以前發射的風雲—1C、—1D型衛星；俄羅斯預計到2000年發射的流星2—21、3－5～8、3M—1～2六顆衛星。
日益密集的天氣監測網
隨著科學技術的發展，科學家們已經不滿足於單純的依靠氣象站、飛機、火箭、雷達、衛星的大氣探測，而是把它們統一地規劃，係統地結合起來，從而形成了一張奇特的天氣監視網。
從1962年初開始，世界氣象組織就開始著手製定世界天氣監視網計劃，即WWW計劃（WorldWeatherWatch）。第五屆氣象組織大會批準了WWW的第一期計劃。WWW計劃是世界上對地球大氣監測規模最大的計劃。