气象雷达就是通过对云、雨连续观测，探测云和降水的位置和分布、发生和发展、移动和强度结构等的遥感设备。因此，用气象雷达可以获取雷暴、暴雨、台风、冰雹、龙卷风等灾害性天气的强度、位置及其移动变化情况的资料，并能及时报警。在人工影响天气的工作中，气象雷达能帮助人们选择人工降雨的作业云层，确定作业时机和部位。在人工防雹过程中，气象雷达更是不可缺少，在雨季，通过气象雷达能定量测量降水，估算江河流域的总降水量和洪水流量，为防汛抗洪和水库的调度提供重要依据。
20世纪60年代以来，激光雷达、声雷达相继问世，给气象科学的发展带来了新的活力。激光雷达明察秋毫，不仅可以对大气温度、气压、湿度、风向风速等基本要素进行探测，而且用它可以看到大气中的烟、尘等微小粒子，监测大气环境和火山尘埃。
声雷达是气象雷达中的后起之秀。它和无线电雷达、激光雷达一样，也是由发射、接收和显示三大部分组成。用它可以将低空逆温层、热对流状况等大气结构的图像直接显示出来，并定量测得低空温度和湿度。
你了解“风云3号”吗？
1960年4月1日清晨，在美国东海岸的一个火箭发射基地上，一枚“雷神—艾布尔”运载火箭腾空而起，把世界上第一颗气象卫星“泰罗斯1号”成功地送上轨道，从而揭开了观测全球大气的序幕，把先进的空间技术引入气象科学领域。
几十年过去了，世界上许多国家都发射了气象卫星，建立起地面卫星接收站，每天从世界气象组织卫星观测网接收卫星云图和各类卫星资料。
在人造卫星上天之前，人们只能依靠在陆地和海洋上设立有限的观测点，以及施放探空气球和发射探空火箭，来获取一定范围内的气象观测资料。而在地球两极、人烟稀少的山地高原、荒凉的沙漠以及占地球表面积70%以上的海洋上，就很难设立正常密度的气象观测站。由于无法全面了解地球大气变化规律，因此不能及时做出正确的、较长时期的天气预报。
自从卫星上天以来，发生在低纬度海洋上的热带风暴，没有一个能逃脱气象卫星敏锐的眼睛。对于温带地区的暴风雨、寒潮、龙卷风、干旱等灾害性天气，气象卫星居高临下，能够准确无误地确定其位置、范围、强度和移动路径，及时做出准确预报，从而把气象灾害造成的损失减少到最低限度。
我国发射的“风云3号”气象卫星，能够对大范围洪涝、干旱、农作物植被生态、地表温度、林火、地震前兆、洋流变化、大气臭氧层变化、全球温室效应，以及全球气候异常等整个变化过程进行监测，提高了对大范围自然灾害的预测能力，为防灾减灾及时提供信息。
无线电探宝仪是找寻宝藏用的吗？
17世纪以前，人类靠肉眼观察天空，积累了丰富的看天经验，但那时基本上处在定性认识阶段。温度表、气压表、风向风速仪以及毛发湿度表等测量仪器的诞生，使人类感觉得以延伸。它们拓宽了人类的视野，使气象观测和气象研究开始进入定量阶段。这以后有了地面气象观测站，才有了系统的地面气象观测资料。无线电探空仪的问世，使人们能清楚地了解到大气层的结构和大气运动的规律。可以说，每发明一种新的气象仪器，都会为人类深入认识地球天气和气候，提供一种新的科学方法，从而推动气象科学向更广阔的空间发展。相反，没有新的气象探测仪器设备出现，气象科学就会处于一种停滞状态难以向纵深发展。
什么是天气系统？
在一张空白地图上，标着各个气象观测站观测到的气压、温度、风和天气现象。这些孤立而分散的资料怎么能表现出天气变化的规律呢？最先引起人们注意的是气压这个气象要素。自从有气压表以后，科学家就发现：气压降低时，常常出现阴雨天气；气压升高时，往往带来晴好天气。因此，人们都管气压表叫“晴雨表”。当科学家把气压相等的点连接起来时，发现这条线的形式同天气变化关系极大，由此产生了天气系统的概念。什么是天气系统？天气系统指的是高气压、低气压、低压槽、高压脊、台风等能显示天气变化及分布的独立系统。
在天气图上，一个个高压、低压，也就是一个个涡旋，它们不停地在移动、生成、发展、消亡着。这些涡旋便是天气系统中的一个个成员。它们在移动过程中给各地带来天气变化。高气压是一个气流按顺时针方向旋转的涡旋。高气压区内是下沉气流，因此天气晴好。低气压是一个气流按逆时针方向旋转的涡旋。低压区内的气流是上升气流，有利于云雨天气的形成。在中纬度的移动性低压称为气旋。高压区域内气流旋转方向正好和气旋相反，因此高压被称为反气旋。气象学家认为：只要预报出它们未来的移动方向是发展还是减弱、消亡，就能推断出各个地区未来天气的变化。这种只分析气压系统，根据它们的移动来做天气预报的状况，持续了几十年，直到第一次世界大战时，仍没有什么新进展。实践证明，用这种很单调的方法做出的天气预报，其效果并不很理想。
气象连环画是谁发明的？
第一次世界大战期间，各国的气象电报都被封锁起来，这使中立国挪威深受其害。渔业生产占挪威国民经济的首要地位。海上捕鱼离不开天气预报，而这时挪威却无法获得国外的天气报告，使渔业生产濒临绝境。当时，挪威地球物理研究所所长、著名气象学家皮叶克尼斯认为：只要渔民肯自己集资在船上设置气象站，那就仍然可以获得较准确的天气预报。渔民们响应了他的号召。于是，他们在挪威及附近海域里建立起一张稠密的气象观测网。
皮叶克尼斯的儿子小皮叶克尼斯，对这个气象观测网的大量资料进行仔细分析研究后发现：在大气中存在着冷的和暖的两种性质不同的、水平范围很宽广的空气团。冷暖气团是两者相比较而存在的。在冷气团控制下，天空中常常晴朗少云。而在冷暖气团交界地区，则是另一番景象。由于冷空气较重，暖空气较轻，因此冷暖气团相遇时，总是形成一个斜坡交界面。气象上把这两个不同气团的交界面叫做锋面。锋面与地面相交的一条线叫锋。向暖气团方向移动的锋叫冷锋，向冷气团方向移动的锋叫暖锋。如果冷、暖气团对峙、势均力敌、锋面停滞少动，就叫静止锋。当暖锋到来时，首先看到的是高度很高的、由冰晶组成的卷云，然后是卷层云、高层云，最后是云层很厚、云底很低的雨层云；在雨层云下面常有雨或雪。如果冷锋移过来，头顶上掠过的云层先后次序与暖锋云系刚好相反。如果在暖季，当冷锋快速推进时，这种“标准”的云系就不复存在；有“空中水库”之称的积雨云，就会伴着雷电、大风、阵雨甚至冰雹，蜂拥而至。
由挪威气象学家创建的锋面学说，不仅丰富了分析天气图的内容，而且使连续的天气图变成一册反映气团、锋、气旋等天气系统的“连环画”。
皮叶克尼斯父子的锋面学说成为气象科学发展史上的一个重要里程碑，是气象科学上的一次飞跃。天气预报的准确率大大提高，至今仍被气象台站广泛应用。
想知道气象台是怎么算出
第二天的降雨比例的吗？美国有一个城市的气象台，每天这样预报未来天气：明天降雨的可能性为7∶3。记者想知道气象台是怎样算出这个比例的，就去采访气象台台长。台长说：“我们有10个预报员，如果7个人认为有雨，而3个人反对的话，那么天气预报就为7∶3。”这件事表明：用天气图做预报，主要靠预报人员的经验和悟性。由于预报员的理论水平、实践经验和思考方法不同，所做出的天气预报也有很大差别。这种预报方法准确性仍然不稳定，无法满足社会发展的需要。随着人类社会的进步，人们期待着一种精确、快速的预报方法诞生。
1913年，英国数学家、气象学家理查森，就任英国埃斯克伐米尔气象台台长。他是一位社会责任感极强的科学家，每当重大的灾害性天气给人类带来巨大苦难时，他就会坐卧不安、心急如焚；当这些灾害性天气被准确地预报出来时，他就会欣喜若狂，兴奋不已；当天气发生转折，预报失败时，他又会陷入极度的痛苦之中。他在工作实践中深刻认识到：利用天气图方法制作天气预报，实际上是气象人员依据自己长期积累的实践经验，对天气系统的未来动向和变化做出估计。预报结果是否正确，完全取决于气象预报人员的主观判断是否正确。在讨论未来天气将会怎样变化时，面对同一张天气图，不同的人往往会得出不同结论，甚至完全相反的结论。因此，预报准确率既不稳定又难以提高。理查森是一个富于幻想的人，他想：能不能根据观测到的大气运动状况，不经人的分析判断而直接用机器来处理，得出未来一段时间内的天气状况呢？他立志要建立一种数学模型，用数学方式对天气变化做出具体的科学的数值天气预报。他提出许多大胆设想，在当时一些人看来简直不可思议。
理查森认为：物理学中的一些基本定律完全可以应用于大气的变化。由于这些定律可以用一组数学公式写出来，所以只要有充分的气象观测资料，就能用计算机对这组数学式求解。这种不经气象人员分析和判断而直接由机器做天气预报的方法，叫做“数值天气预报”。显然，这是一种客观的预报方法。
1922年，理查森用当时先进的计算工具—手摇计算机，进行了人类历史上第一次计算天气变化的尝试。理查森和他的助手们，以最快的速度算了几个月，才求出几个月前欧洲地区6小时天气变化的结果。他认为要及时发布未来24小时天气预报，就得有64000人同时工作才行。由于资料不足，观测误差较大，特别是当时完全没有高空观测资料，对大气运动过程也缺乏必要的了解，所得结果与实际情况相差很远，试验以失败告终。后来，人们便把这种应用物理数学方法计算天气变化的科学理想，称之为“理查森之梦”。就在这一年，他的《用数学计算的方法做天气预报》一书出版了。这是世界上第一部关于动力气象学的教科书。伦敦大学授予他理学博士学位。他成为英国皇家学会会员。
1950年，当世界上第一台电子计算机问世后，科学家们立即在这台被命名为“狂人”的电子计算机上，成功地进行了数值天气预报，实现了20多年前理查森的梦想。
不过，近年发展起来的数值天气预报方法，不能将预报员在长期实践中积累的丰富经验应用到预报中去，而且离直接为基层气象台站应用还有一段距离。为此，我国气象学家研制出了一种可以自动、准确、及时地做出天气预报，并能给出理由、推理思路和处理过程的气象预报专家系统。这个系统不仅能够在工作实践中发现新的预报规律、不断增长知识、增强工作能力，而且能够纠正人的错误判断。
你能预测出未来的天气预报是什么样子吗？
目前，发达国家的气象中心使用的是几千亿次甚至上万亿次的电子计算机，而且有卫星、海上漂浮站、地面观测站、高空探测站、无人自动气象站等为其提供大量的气象资料。但是，除了在台风、寒潮等灾害性预报方面成效显著外，在日常天气预报，特别是在地形复杂的山区其预报准确率并没有发生太大变化。天气预报报不准的情况仍时有发生。
当今世界各国都在大力发展自动气象站观测网，其最终目的是为了提高天气预报的准确率。不过，自动气象站探测的项目仍是温、压、湿、风、降水五大要素。即使运用高新技术，增加云、能见度、天气现象等观测项目，达到常规观测精度，气象科学也未必会因此而发生质的飞跃。按照目前这个思路走下去，气象仪器和相关设备会越来越复杂；随着自动化程度不断提高，仪器装备的造价也必然会越来越高，但天气预报的准确率却不会因此而有相应的提高。气象学家必须另辟蹊径，改变传统观念，寻找新的探测对象。
从本质上说，大气中所发生的一切现象，都是由干湿空气密度、水汽密度和尘埃微粒的密度发生变化而引起的。可以想象，如果各地大气的密度完全一样，那就不会有高气压和低气压、高温和低温、高湿和低湿的差异，当然也就不会有天气变化。由此看来，只要真正掌握了地球大气密度的变化规律，对各种天气现象的预报也就简单多了。
100多年来，气象学家之所以一直在温、压、湿、风、降水五大气象要素上做文章，这完全是由历史因素造成的。人类认识地球大气的过程最初是靠肉眼观察，以后有了温度表、气压表、毛发湿度表、测风仪和雨量筒等，才开始观测空气温度、气压、湿度、风和降水。常规气象观测从古到今主要就是这几项。而对空气密度的测定，其难度要大得多，而且只能在实验室里进行。现在不同了，遥感技术有了很大发展。如果应用这项技术，可以精确地探测到整个大气层各个高度上的干空气密度、水汽密度和各种尘埃微粒的变化。那么，未来的自动气象站就不仅设在地面上，而且主要应该设在太空中。它不仅能提供传统的观测项目资料，而且还能提供地球大气密度连续变化的图像资料。