اولا - قياسها في الطبقات العليا :

رغم أن ما يهمنا في دراسة المناخ هو قياس العناصر المناخية في التروبوسفيربصفة عامة وفي الهواء المجاور لسطح الأرض بصفة خاصة مالها علاقات مباشرة وغير مباشرة بكل المظاهر الطبيعية والحيوية والبشرية على سطح الأرض فإن قياس نفس هذه العناصر في أعلى الجو وخصوصا في أعلى التروبوسفير مهم هو الآخر لدراسة الدورة الهوائية العامة وحركات السحب والتنبؤات الجوية وحركات الطيران ورحلات الفضاء وغيرها.

ومن الواضح أن طرق قياس العناصر المناخية في أعلى الجو تختلف عن طرق قياسها في أسفله ، فبالنسبة لقياس العناصر المناخية في أعلى الجو يستخدم عادة جهاز معروف باسم ( الراديو سوند (Radio Sonde وهو عبارة عن جهاز في حجم الراديو الصغير ، وبه أجهزة تسجيل وإرسال لقياس الضغط الجوى والحرارة وغيرهما وإرسال نتائج القياس إلى محطة الاستقبال على الأرض . ويعلق هذا الجهاز فى بالون مملوء بالأيدروجين أو الهيليوم ليكون أخف منه فيستطيع الارتفاع إلى مستويات عالية، ولكن المستويات التي يمكن قياس عناصرها بهذا الجهاز لاتزيد غالبا على 35 كيلومترا . أما المستويات الأعلى من ذلك فكانت المعلومات الخاصة بها مبينة على الحساب والاستنتاج . إلا أن تقدم أبحاث الفضاء واستخدام الأقمار الصناعية قد ساعد على توفير كثير من المعلومات المحققة عن هذه المستويات .

وتدور حول الأرض فى الوقت الحاضر عدة أقمار صناعية متيورولوجية Meteosats لإرسال كل ما يمكن إرساله من بيانات عن مختلف عناصر الجو المتيورولوجية ، فهي ترسل مثلا صورا للسحب والأمطار التي تظهر في مناطق واسعة ، كما ترسل بيانات عن الاشعاع الشمسى والضغط الجوى ودرجة الحرارة وحركات الرياح ونشأة الأعاصير وغيرها . وبالإضافة إلى الأقمار الصناعية التي تدور باستمرار حول الأرض تستخدم كذلك أقمار ثابتة فوق أماكن معينة لتصوير كل ما يمر في مجالها من ظاهرات جوية في مساحات شاسعة من الغلاف الجوى بل وعلى سطح الأرض .

ثانيا - قياسها في الطبقة السفلى ( المجاورة لسطح الأرض ) : تعتمد دراسة المناخ فى أى منطقة على القياسات التي تقوم بها المراصد الجوية العناصر الجو المناخية المختلفة ، وأهمها الاشعاع الشمسى ودرجات الجرارة والضغط الجوى والرياح والتبخر والمطر وغيرها . ويوجد في العالم في الوقت الحاضر العديد من محطات الأرصاد الجوية التي تزيد كثافتها بصفة خاصة في الدول المتقدمة عنها في الدول النامية ، وخصوصا الدول النامية الفقيرة التي مازالت مساحات واسعة منها مفتقرة إلى الرصد الجوى ، وحتى التي أسست بها لم تمض على تأسيسها إلا سنوات قليلة ، ولهذا فإن المتوسطات المتوفرة فيها لعناصر المناخ لا تغطى الفترة المتفق عليها دوليا لحساب المعدلات المناخية وهى ثلاثون سنة،  و تتباين محطات الأرصاد الجوية فى مراتبها ، فمنها محطات رئيسية تتلقى نتائج الأرصاد من مجموعة من المحطات الأصغر منها والمنتشرة في مسقة واسعة ولتكن دولة بأكملها ، ، وبعد أن تتلقى المحطة الرئيسية نتائج الأرصاد المحطات التابعة لها تقوم باستخراج معدلاتها ونشرها ، كما تقوم باستخدامها في رسم خرائط الطقس وعمل التنبؤات الجوية ،وبالإضافة إلى قياس عناصر المناخ قرب سطح الأرض فإن المحطات الرئيسية تقوم كذلك بقياس هذه العناصر في المستويات الجوية الأعلى بواسطة جهاز الراديو سوند الذي سبقت الإشارة إليه ، والذى يطلق عادة مرة كل يوم حوالى منتصف النهار ليقيس عناصر المناخ في قطاع رأسي ابتداء من سطح الأرض حتى أقصى ارتفاع يستطيع أن يرتفع إليه ، وهو لايزيد عادة عن 35 كيلومترا .

ثالثا - أجهزة الرصد ومواصفات المرصد الجوي البسيط:

تضم أجهزة الرصد الجوى فى الوقت الحاضر أنواعاً متعددة بعضها تقليدى بسيط وبعضها حديث ومعقد ، وإن ما يهمنا هنا هو الأجهزة البسيطة التي تستخدم عادة في كل المراصد ومنها المراصد التعليمية ومراصد محطات البحوث الزراعية ومناطق تخزين المياه وغيرها .

والأجهزة المستخدمة في هذه المراصد على نوعين هما :

1 - أجهزة تقرأ نتائج القياس عليها بواسطة الراصد أو غيره ، وتشمل كل أنواع الترمومترات ، والبارومترات ، والهيدرومترات .

2ـ أجهزة قياس المطر والهيجر ومترات أجهزة قياس الرطوبة  وأجهزة قياس التبخر.

أجهزة تسجيل أوتوماتيكية ، وهى تسجل نتائج القياس باستمرار بالرسم البياني على خرائط خاصة . ومن أهم مميزات هذه الأجهزة أن نتائجها ليست معرضة للأخطاء البشرية ، وأنها تعطى تسجيلات مستمرة للعناصر المناخية بحيث يمكن حفظ خرائطها في سجلات خاصة للرجوع إليها والاستفادة بها في أي وقت ، ومن أشهر هذه المسجلات مسجل الضغط الجوى ( الباروجراف ) ، ومسجل درجة الحرارة  (الترموجراف ) ومسجل الرطوبة ( الهيجروجراف ) وجهاز تسجيل سرعة الرياح (الأنيمومتر ) وأجهزة قياس المطر . وباستثناء أجهزة قياس الضغط الجوي التي لا يشترط وضعها في المرصد نفسه ، بل توضع عادة في إحدى الحجرات المجاورة له فإن كل الأجهزة الباقية تقريبا توزع بترتيب خاص على المساحة المخصصة للمرصد ، ولكن بينما يشترط لبعضها أن يكون معرضا للجو مباشرة مثل أجهزة قياس المطر والاشعاع الشمسي والوعاء المستخدم لقياس التبخر فإن بعضها الآخر يجب أن يوضع في داخل كشك خاص Screen يحميه من الشمس والرياح ولكن لا يفصله تماما عن الجو، وأهم هذه الأجهزة هي أجهزة قياس درجات الحرارة  (الترمومترات ، والترموجراف ) ، وأجهزة قياس رطوبة الهواء . وأهم مواصفات المرصد البسيط هي :

1- ان تكون أرضه مستوية ، وبعيدة عن أى مبان أو أشجاز أو أي عوائق أخرى تؤثر على حركة الرياح وتوزيع أشعة الشمس على المرصد والمعتاد هو أن تكون مساحة القطعة التي يقام عليها المرصد هي 6×9 أمتار .

2 - على الرغم من أن أكشاك الرصد المخصصة لحفظ أجهزة قياس درجة الحرارة والرطوبة قد تتباين في أحجامها فإنها يجب أن تشترك في مواصفات خاصة هي :

أ ـ أن توضع بحيث تكون مرتفعة ارتفاعا كافيا عن الأرض حتى لا تتأثر درجة الحرارة بداخلها بالإشعاع الأرضى أو بالغطاء النباتي أو الجليدي إن وجد ، والمعتاد هو أن يكون البعد بين قاعدة الكشك وسطح الأرض حوالي 140 سنتيمترا .

ب ـ أن يكون بابه متجها نحو الشمال  في نصف الكرة الشمالي حتى لاتدخله الشمس عند فتحه فتؤثر على الأجهزة .

جـ أن تكون جوانبه وبابه مصنوعة من الخشب المزدوج ( مثل شيش النوافذ ) حتى لا تسخن هذه الجوانب عند سقوط أشعة الشمس عليها ، كما تسمح في نفس الوقت بتهويته .

3ـ من الممكن أن يضم المرصد ترمومترات خاصة لقياس درجات حرارة التربة على أعماق مختلفة وقياس درجة حرارة سطح الحشائش.