Ein Ceilometer ist ein Instrument, das am häufigsten verwendet wird, um die aktuelle Höhe einer Wolkenuntergrenze anzuzeigen. Ein optischer Ceilometer projiziert einen modulierten Lichtstrahl auf den Boden einer Wolke. Seine Höhe kann dann mittels Triangulation berechnet werden. Ein Laser-Ceilometer bestimmt die Höhe, indem es die Zeit misst, die ein Laserlichtpuls benötigt, um von einer Wolkenbasis zurückgeworfen zu werden. Auch Aerosolkonzentrationen wie Wasserdampf oder Schadstoffe in der Atmosphäre lassen sich aus den Rückstreueffekten des Laserlichts berechnen.
Dieses Gerät ist in der Luftfahrt und Meteorologie weit verbreitet. Die Höhe der niedrigsten Wolkenschicht unter 20,000 m (6,096 Fuß), die mehr als die Hälfte des Himmels bedeckt, ist die Wolkendecke. Dieser Status wird an den großen Flughäfen kontinuierlich durch Ceilometer überwacht und das Ergebnis an die Flugbesatzungen gemeldet. Hersteller fortschrittlicher Ceilometer behaupten, dass ihre Produkte bei der meteorologischen Forschung gleichzeitig mehrere Wolkenschichten bis zu 30,000 Fuß (9,144 m) messen können.
Ein optischer Ceilometer besteht aus einem Projektor, einem Detektor und einem Mittel zum Aufzeichnen der Daten. Es gibt zwei Grundkonfigurationen. In einem Dreh-Sender-Ceilometer streicht der Projektor mit einem modulierten Lichtstrahl über den Himmel. Der Detektor befindet sich in bekannter Entfernung vom Projektor und ist vertikal ausgerichtet. Trifft der Lichtstrahl direkt über dem Detektor auf einen Wolkenuntergrund, wird das Licht nach unten reflektiert, erfasst und der momentane Projektionswinkel aufgezeichnet.
In der Scanning-Empfänger-Konfiguration ist der Projektor fixiert und der Detektor bewegt sich. Der Projektor sendet einen modulierten Lichtstrahl vertikal aus. Ein parabolischer Detektor, der in einer bestimmten Entfernung positioniert ist, tastet den Strahl nach oben und unten ab und sucht nach Licht, das von einer Wolkenbasis reflektiert wird. Dies ergibt bei Erkennung den vertikalen Winkel für den Schnittpunkt des Lichtstrahls und der Wolke. Beide Konfigurationen liefern die erforderlichen Daten, um die Höhe der Wolkenbasis durch einfache Triangulation zu berechnen.
Ein Laser-Ceilometer ist eine spezielle Anwendung eines Light Detection and Ranging (LIDAR)-Systems. Als solche war es eine der ersten Anwendungen der Lasertechnologie. In der Meteorologie wird ein Laser-Ceilometer verwendet, um atmosphärische Struktur und Zusammensetzung, Aerosolkonzentrationen und Wolkenbildung zu untersuchen. Rückstreuprofile von Laserlicht können analysiert werden, um Niederschlag, das Vorhandensein bestimmter Gase und deren Konzentration sowie Windgeschwindigkeit und Turbulenzen zu erkennen. Die Fähigkeit, aktuelle und sich ändernde Windbedingungen zu erkennen, hat zum Einsatz dieser Technologie im Bereich der erneuerbaren Energien geführt.