Los diferentes tipos de herramientas meteorológicas son los instrumentos de la atmósfera inferior, media y superior. Los instrumentos de atmósfera inferior incluyen termómetros, barómetros, pluviómetros, anemómetros e higrómetros. Los cohetes y satélites constituyen los instrumentos de la atmósfera media, mientras que los instrumentos de la atmósfera superior se componen de radiosondas y ozonosondas. Al utilizar las diversas herramientas meteorológicas, se pueden adquirir datos generales para el pronóstico del tiempo, promedios de datos climatológicos y datos sobre la temperatura, el vapor de agua, los perfiles del viento y la contaminación.
Los primeros humanos hicieron observaciones sobre el tiempo y el clima principalmente simplemente mirando al cielo. Entonces se han inventado instrumentos simples como las veletas, pero eran valiosos solo para medir datos climatológicos, no para medir datos para pronósticos meteorológicos; Estos simples instrumentos no proporcionan mediciones precisas, que son esenciales para realizar pronósticos meteorológicos. Sin embargo, con la invención de las modernas herramientas meteorológicas, los meteorólogos profesionales pueden realizar mediciones cuantitativas. Los científicos coinciden en que la precisión de las herramientas meteorológicas modernas es superior para medir datos climatológicos, atmosféricos y de predicción meteorológica.
El instrumento de medición de temperatura llamado termómetro es de dos tipos: mecánico y eléctrico. Los termómetros de líquido en vidrio son mecánicos, mientras que los termómetros de resistencia son eléctricos. Utilizados para medir el peso del aire, científicamente denominados presión atmosférica, los barómetros pueden clasificarse como mercurio, o los utilizados en laboratorios de investigación, y aneroides, o los utilizados en hogares y estaciones meteorológicas. Se necesita una verificación regular de un barómetro aneroide con un barómetro de mercurio para fines de calibración. Además, un barómetro aneroide se puede convertir en un instrumento de registro llamado barógrafo colocando un bolígrafo en su puntero.
Considerado la primera de las herramientas de los meteorólogos, el pluviómetro es un instrumento fácil de construir que mide la cantidad de precipitación. En el siglo IV a. C., los datos pluviométricos más antiguos se registraron en la India, donde se cree que existió la presencia de una red debido a los registros de los promedios de precipitación en varias áreas. Mientras tanto, el instrumento de medición de la velocidad del viento llamado anemómetro tiene “copas” que giran alrededor de un eje en el medio a medida que el viento las mueve. La humedad, o el contenido de humedad del aire, se puede medir usando un higrómetro. Los dos tipos de higrómetros utilizados por los meteorólogos son el psicrómetro y el higrómetro de absorción.
Un cohete es un motor de combustión interna que lleva su propio combustible y oxidante, por lo que puede operar dentro y usarse para estudiar la atmósfera de la Tierra. Los ejemplos de cargas útiles o herramientas meteorológicas que transportan los cohetes incluyen sensores de presión y densidad. Mientras tanto, los meteorólogos utilizan satélites meteorológicos para observar las nubes y los sistemas meteorológicos desde arriba. El uso de datos satelitales ha dado como resultado una mayor precisión de los pronósticos meteorológicos.
Las radiosondas son pequeños transmisores de radio que se desarrollaron para recopilar mediciones atmosféricas y transmitir los datos recopilados a las estaciones meteorológicas de la Tierra. Las versiones anteriores tenían un reloj o un molino de viento que es útil para el registro instantáneo de datos, mientras que las versiones modernas están equipadas con barómetros, termómetros e higrómetros. Junto con los instrumentos de medición del nivel de ozono llamados ozonosondas, las radiosondas son transportadas a la atmósfera por un globo no tripulado.