原來，各種天氣現象，如下雪、結霜、出現霧等都是由空氣流動的狀態、溫度高低的變化，促使了空氣內所含水汽發生凝結的現象。因此，要了解天氣的變化，首先要了解空氣的性質。空氣的性質受環境的影響很大，比如在室內，冬天溫度要比室外高，夏天溫度要比室外低；同樣是室外，房屋南麵的溫度要比北麵高；在刮風的時候，屋與屋之間的通道處，風力往往比空曠的地方來得大。
這種因環境的影響所引起的特殊情況，隻是研究小氣候時才有用。為了要作出正確的天氣預報，首先要掌握空氣的本來麵貌，這樣就必須避免這些外來的影響。
怎樣才能避免環境的影響呢？這就要求觀測場地的四周空曠，空氣可以自由流通。
其次，在觀測場中，要測量日照、地溫以及風和雨量等，為避免日光受到遮蔭，又為避免風、雨受周圍建築物所阻擋，也需要場地的四周空曠。
第三，觀測場中，要觀測雲和能見度，還要觀測遠處天氣現象，如果四周建築物林立，阻礙視線，就無法進行這些現象的觀測。
因此，要作出正確的天氣預報，氣象觀測場必須設立在四周空曠的地方。
自動記錄雨量筒
雨有大有小，有時雨水很集中，引起江河泛濫，城市積水；有時很小，解決不了旱情。人們為了掌握雨量的多少，常用雨量筒來測定雨量。為了掌握雨量的強度，還需要能自動記錄雨量的儀器。
最常用的自動記錄雨量的儀器，是虹吸管雨量計。它內部的主要部分是虹吸管和時鍾。虹吸管的一端接在承雨筒接近筒底的筒壁上，虹吸管的另一端在筒外，比筒底還低些。
承雨筒中裝有一浮筒，會隨承雨筒中水麵的升降而上下移動。浮筒的頂部裝有一彎曲的杠杆，杆端接一支筆尖，隨著浮筒的上下可以上下移動。時鍾裝在鍾筒內，隨著時鍾的走動，鍾筒就轉動了。在鍾筒的表麵上附有一張以時間和雨量為坐標的自記紙，筆尖接觸自記紙。在降雨時，當承雨筒內水量增加時，浮筒上升，筆尖向上移動，自記紙上劃出線條。隨著時鍾的走動，雨量的增加，所劃的線就成一條曲線。如果在某一瞬息間雨量很大，線條就表示出直線上升，氣象台工作人員從自記紙上的曲線變化，就可以讀出任何時刻的雨量。
當承雨筒內的雨水滿了以後，由於虹吸作用，這些水就都會從虹吸管中流走，浮筒隨之下降，筆尖也回到起始點，重新記雨量。這樣，雨水一次一次地充滿承雨筒，虹吸管又一次一次把水排走，筆尖就一條一條地在自記紙上劃出了線條。人們就可以根據這些線條知道任何一段時間的總雨量和雨量強度了。
雷達的神奇功能
要知道遠處的雷雨、暴雨、台風的情況，可以用雷達來探測。
雷達能從天線發射出一種波長很短的無線電波，這種電波在遠處大氣中遇到台風、雷雨、暴雨等天氣現象時，就能被反射回來，並在雷達的熒光屏上顯示出來。因此我們在熒光屏上就能看到台風、雷雨和暴雨的整個麵貌和內部結構。
假使在甲地已經有了雷雨，離甲地幾百公裏的地方設立的雷達儀器的熒光屏上，就可以看到一塊塊邊緣不規則的亮斑或亮條，這就是雷雨的象。熒光屏上劃有一些線條，指示出雷雨離雷達有多遠。如雨區或雨量很大，熒光屏上的亮斑或亮條的麵積也大，並且更亮些。隻要我們相隔一定的時間，多觀察幾次，就可計算出雷雨的移動方向和移動速度。這樣就能清清楚楚知道，再過幾小時，或者幾十分鍾，什麼強度的雷雨將要來臨了。暴雨和一般雨的強度上相差很大，通過熒光屏的亮斑，是可以分辨出來的。
此外，一塊雷雨雲的水平結構和垂直結構，也可以從雷達的熒光屏上顯示出來。
台風的中心，以及周圍的雲雨狀態，同樣能在雷達的熒光屏上顯示出來。隻要通過幾次定時的觀察，就能計算出台風移動的速度和方向。有了這些寶貴的資料，就可以精確地知道台風的位置、強度、移動方向和移動速度，從而比較準確地作出台風的預報。
預報天氣的重要幫手——高空風
在中緯度，風與天氣係統有一定關係。例如，在北半球人們背對著風向，就會發現左邊氣壓低於右邊。因此，人們可以從風的情況判斷高、低氣壓。一個地區出現順時針方向旋轉的風，多半是高氣壓；出現逆時針方向旋轉的風，多半是低氣壓。在有冷、暖鋒處，風往往有順時針方向的轉變，鋒前、鋒後的風力大小也不相等。而且有些天氣係統移動的速度和它上下的結構，也可以從風的情況進行推斷。但是，在地麵上，由於地形複雜，而且地麵粗糙，地上又長有樹木花草，還有一些建築物，這些都使靠近地麵的風變得混亂，無法由此推估天氣係統，隻有在距地麵一定高度的上空中，風與天氣係統的關係才較有規律。