气象观测，是研究测量和观察地球大气的物理和化学特性以及大气现象的方法和手段的一门学科。 主要有大气气体成分浓度、气溶胶、温度、湿度、压力、风、大气湍流、蒸发、云、降水、辐射、大气能见度、大气电场、大气电导率以及雷电、虹、晕等。从学科上分，气象观测属于大气科学的一个分支。它包括地面气象观测、高空气象观测、大气遥感探测和气象卫星探测等，有时统称为大气探测。由各种手段组成的气象观测系统，能观测从地面到高层，从局地到全球的大气状态及其变化。
地面气象观测的定义应为：利用气象仪器和目力，对靠近地面的大气层的气象要素值，以及对自由大气中的一些现象进行观测。
地面气象观测的内容很多，包括气温、气压、空气湿度、风向风速、云、能见度、天气现象、降水、蒸发、日照、雪深、地温、冻土、电线结冻等。在大气馆中我们会向气象爱好者介绍一些基本的观测项目。
地面气象观测的许多项目都是通过固定在观测场内的各种仪器进行的，所以气象站的站址和观测场地的选择以及维护，仪器的安装是否正确，都对资料的代表性、准确性和比较性有极大的影响。[1]
测量近地面到30公里甚至更高的自由大气的物理、化学特性的方法和技术。测量项 目主要有气温、气压、湿度、风向和风速，还有特殊项目如大气成份、臭氧、辐射、大气电等。测量方法以气球携带探空仪升空探测为主。观测时间主要在北京时7时和19时两次，少数测站还在北京时1时和13时增加观测，有的测站只测高空风。此外其他不定时探测内容有2公里以下范围的大气状况的边界层探测、测量特殊项目的气象飞机探测和气象火箭探测等。[2]
在卫星上携带各种气象观测仪器测量诸如温度、湿度、云和辐射等气象要素以及各种天气现象，这种专门用于气象目的的卫星称作气象卫星。按卫星轨道分，气象卫星可以分为两类：（1）极地太阳同步轨道卫星：其卫星的轨道平面与太阳始终保持相对固定的取向，卫星几乎以同一地方时经过世界各地。
（2）地球同步气象卫星，又称静止气象卫星。卫星相对某一区域是不动的。因而由静止气象卫星可连续监视某一固定区域的天气变化。
根据气象卫星的目的还分为试验卫星，主要对各种气象卫星遥感仪器、新的技术进行试验，待试验成功后转到业务气象卫星上使用业务卫星，这种卫星带有各种成熟的设备和技术，获取各种气象资料，为天气预报和大气科学研究服务。[3]