定義
天氣觀測是指為提供天氣分析與預報所需的氣象信息，在天氣觀測時間進行的氣象觀測。
氣象觀測工作是由氣象台的工作人員在進行的。為了滿足天氣預報的需要，世界各國都在各地設立很多的氣象台、站，同時來進行天氣觀測工作。
內容
氣象觀測工作是由氣象台的工作人員在進行的。為了滿足天氣預報的需要，世界各國都在各地設立很多的氣象台、站，同時來進行天氣觀測工作。天氣觀測員把觀測的結果套用統一規定的方法編成電碼，再通過電台廣播出來。這樣，一個氣象台就能同時收集廣大地區的氣象觀測報告。
天氣觀測是天氣預報的基礎之一。天氣預報是建立在大量台站的觀測數據基礎之上的。在陸地上，可以按覆蓋範圍的要求設定台站，而在海上，觀測是由航海者、衛星和浮標完成的。因為海上的觀測數量少，所以航海者的觀測更加重要。被指派的艦船將數據通過無線電或衛星傳送到國家氣象中心，輸入到計算機模型中進行計算，生成天氣圖，據此進行局部或全球的天氣預報。
天氣觀測通常在幾個整小時做出（UTC的0000、0600、1200和1800）。但在大湖區，美國和加拿大海岸200海里以內的海區，以及熱帶氣旋300海里以內的海區需要進行3小時間隔的觀測。即使有衛星成像技術，仍需要實際的報告，以得到準確的氣溫氣壓和其他數據。預報值不可能比報告值更準確。
觀測天氣有兩種方法：一種是直接用眼睛來看，例如天空的雲有多少，這些雲的形狀是怎樣的，有多高；有沒有下雨；地面上有沒有霜出現等。還有一種是用儀器來測量的，例如空氣的壓力有多大；溫度有多高；濕度多少；以及雨量有多少等。這種氣象觀測工作，在氣象台里是日夜不斷地進行著的。但是，只知道地面上的情況還不夠，還要知道高空中的天氣變化。現代常用的高空探測的方法，是把一隻大氣球升到高空去，氣球下面掛著一隻小型的自動發報機，’已能自動地測定高空中溫度、氣壓、濕度的變化有些時候，也可用飛機攜帶氣象儀器，飛到高空中去觀測，並用信號向地面發報。在夏天，要預知颱風中心在什麼地方，一般要用雷達或飛機來探測。
在天氣觀測以前，需要選擇觀測場、安置觀測儀器、確定觀測項目和觀測時間。
觀測場
觀測場是進行天氣觀測的場地。它應儘量選在日照良好，不受鄰近高大建築物和樹木影響的地點。觀測場地要平整，除特殊需要外，一般不宜設在山頂、斜坡或窪地里。場地應離開障礙物有它高度的3~10倍的距離。場地大小可因地制宜，通常不超過長、寬各25米，即625平方米。場地的門開在北面。場內草深不超過20厘米。為保護觀測儀器，場地四周可安裝稀疏白柵欄。觀測場的小路（寬約0.4~0.6米）。
觀測儀器
經過三百多年的發展，套用於研究和業務的氣象觀測儀器,已有數十種之多，主要包括直接測量和遙感探測兩類：前者通過各種類型的感應元件,將直接感應到的大氣物理特性和化學特性，轉換成機械的、電磁的或其他物理量進行測量，例如氣壓表、溫度表、濕度表等；後者是接收來自不同距離上的大氣信號或反射信號，從中反演出大氣物理特性和化學特性的空間分布，例如氣象雷達、聲雷達(見聲波大氣遙感)、雷射氣象雷達(見雷射大氣遙感)、紅外輻射計(見紅外大氣遙感)等。這些儀器廣泛套用了力學、熱學、電磁學、光學以及機械、電子、半導體、雷射、紅外和微波等科學技術領域的成果。此外，還有大氣化學的痕量分析等手段。氣象觀測儀器必須滿足以下要求：①能夠適應各種複雜和惡劣的天氣條件，保持性能長期穩定。②能夠適應在不同天氣氣候條件下氣象要素變化範圍大的特點，具有很高的靈敏度、精確度和比較大的量程。此外，根據觀測平台的工作條件，對觀測儀器的體積、重量、結構和電源等方面，還有各種特殊要求。
觀測儀器一般有百葉箱、乾濕表、各種溫度表、雨量器（附量杯）、蒸發皿、日照計、風向風速器等。達些儀器不一定都安裝齊備，可按需要而定。儀器應設定在東西走向的小路’的南面。高的儀器放北面，低的儀器放南面，順次排列。
觀測時間
氣象哨根據條件可以減少能見度、日照、氣壓的觀測。正規的觀測時間，一般是每日四次，即2時、8時、14時和20時。氣象哨可減少為每日觀測兩次，即8時和20時，或14時和20時。每次觀測應在正點時間前二十分鐘開始。
天氣觀測一般觀測溫度、濕度、雲狀、雲量、能見度、降水、日照、風向、風速、氣壓、天氣現象等。
觀測系統
一個較完整的現代氣象觀測系統由觀測平台、觀測儀器和資料處理等部分組成。
觀測平台 根據特定要求安裝儀器並進行觀測工作的基點。地面氣象站的觀測場、氣象塔、船舶、海上浮標和汽車等都屬地面氣象觀測平台；氣球、飛機、火箭、衛星和空間實驗室等，是普遍採用的高空氣象觀測平台。它們分別裝載各種地面的和高空的氣象觀測儀器。
空間天氣觀測系統
空間天氣指瞬時或短時間內太陽表面、太陽風、磁層、電離層和熱層的狀態。這些狀態可以影響空間’飛行器和地面技術系統的性能和可靠性，引起衛星運行、通信、導航、電網的崩潰，造成社會經濟損失，危及人類的健康。與對流層里的天氣一樣，空間天氣也有描述其狀態的參數，稱為空間天氣要素．這些空間天氣要素，也有不均勻性或擾動，稱為空間天氣系統。為了開展空間天氣預報，需要在太空中進行空間天氣觀測，衛星在空間天氣監測方面有很大優勢和潛力。
資料處理
現代氣象觀測系統所獲取的氣象信息是大量的，要求高速度地分析處理，例如，一顆極軌氣象衛星，每12小時內就能給出覆蓋全球的資料，其水平空間解析度達1公里左右。採用電子計算機等現代自動化技術分析處理資料，是現代氣象觀測中必不可少的環節。許多現代氣象觀測系統，都配備了小型或微型處理機,及時分析處理觀測資料和實時給出結果(見氣象資料處理)。
運用
（1）地面氣象觀測技術指的是在地面平台上利用人眼或者各種儀器來觀察和測量近地面層的氣象要素和天氣現象。地面氣象觀測技術是我國現在進行氣象觀測的一種重要基礎手段。
按照國家氣候觀象台、國家氣象觀測站、區域天氣觀測站三類台站布局和構建國家氣候監測網、國家天氣觀測網、國家專業氣象觀測網和區域天氣觀測網的總體要求，2007年對全州各台站進行統籌規劃、合理布局，完成了全州業務切換。通過站網調整，建立起了一個監測能力強、探測種類多、自動化水平高、觀測要素齊全、高時空密度的綜合觀測系統，為多方位研究區域天氣氣候系統的發展和變化機理、提高天氣預報的準確率、有效應對氣候變化提供科學準確的基礎觀測數據，為全面開展大氣成分、生態與農業氣象、人工影響天氣、雷電等多軌道業務提供綜合觀測平台。
（2）利用常規天氣觀測資料、ECWMF資料預報，採用天氣學原理，可對某些時間段的災害性天氣進行分析，得出發生災害性天氣的原因以及做出預防措施。
