Zarówno sporządzenie prognozy pogody, jak i analiza stosunków klimatycznych jakiegoś miejsca wymaga posiadania zestawu danych elementów meteorologicznych pochodzących z obserwacji meteorologicznych. W przypadku opracowań klimatologicznych istotne jest, aby dane te pochodziły z odpowiednio długiego okresu pomiarowego. Zakłada się, że powinien on wynosić 30 lat.
W przygotowaniu prognoz pogody istotne jest, aby obserwacje prowadzone były synchronicznie w wielu miejscach, z zastosowaniem tej samej metody i szybko przekazywane do ośrodków prognoz meteorologicznych, gdzie pod nadzorem synoptyków przygotowywane są numeryczne prognozy pogody. Za zarządzanie systemem gromadzenia, przesyłania, przetwarzania danych i rozpowszechniania opracowań meteorologicznych (w tym prognoz pogody) odpowiadają krajowe służby pogody. W Polsce to zadanie spełnia Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej (IMGW). Metody pomiarów są standaryzowane przez Światową Organizację Meteorologiczną (WMO), powstałą w 1946 roku jako agenda ONZ.
Podstawowe dane meteorologiczne gromadzone są na stacjach meteorologicznych. Zarówno pomiary, jak i obserwacje wizualne (np. zachmurzenia ogólnego nieba) wykonywane są na wszystkich stacjach w tym samym czasie – w terminach pomiarowych ustalanych w czasie uniwersalnym (UTC). Obecnie pomiary są już wykonywane automatycznie. W dalszym jednak ciągu na większości stacji obserwacje prowadzi też obserwator.
 |
| Klatka meteorologiczna |
Na stacjach synoptycznych (jest ich w Polsce 63) obserwacje wykonuje się co godzinę przez całą dobę, na stacjach klimatologicznych 3 razy na dobę w głównych terminach pomiarowych – 6:00, 12:00, 18:00 czasu uniwersalnego. Na stacjach opadowych pomiar wykonywany jest raz na dobę – w pierwszym terminie pomiarowym. Podstawowe przyrządy pomiarowe, służące pomiarowi temperatury i wilgotności powietrza znajdują się w klatce meteorologicznej na wysokości 2 m nad poziomem gruntu.
Obserwacje na stacjach meteorologicznych obejmują:
- pomiary temperatury powietrza (wyrażona w °C) przy pomocy termometrów, temperaturę minimalną i maksymalną dobową pozwalają określić: termometr minimalny i termometr maksymalny, dodatkowo pomiar temperatury gruntu na różnej głębokości,
- pomiar wilgotności powietrza, na podstawie pomiaru temperatury na termometrze zwilżonym psychrometru, wilgotność względna (wyrażona w %) określana z pomocą higrometru,
- pomiar kierunku (w ° jako azymut kąta kierunku wiatru) i prędkości (wyrażona w m/s) wiatru przy pomocy wiatromierza,
- pomiar opadu (wyrażony w mm) przy pomocy deszczomierza,
- pomiary grubości pokrywy śnieżnej (wyrażona w cm), gdy pokrywa ona całą powierzchnię z pomocą śniegowskazu,
- wizualnie (na oko) określana jest wielkość zachmurzenia i rodzaj chmur, rodzaj pokrywy śnieżnej, oraz rodzaj występujących zjawisk (np. mżawka, szron, burza, czy tęcza).
Pomiary prowadzone na stacjach meteorologicznych uzupełniane są pomiarami prowadzonymi z pomocą unoszących się swobodnie sond balonowych, sondażem radarami meteorologicznymi i oraz zobrazowaniami satelitów meteorologicznych.