A finalidade da observação meteorológica é documentar as condições atuais da atmosfera e assim montar um histórico climatológico do local, colaborando na previsão do tempo, transporte aéreo, atividades agrícolas, defesa civil, poluição, etc.

A observação meteorológica deve ser feita com métodos objetivos que estejam amplamente justificados pelo conhecimento disponível sobre a física da atmosfera e que obedeçam normas internacionais, para que tais dados coletados possam ser comparados com de outros lugares do mundo. O órgão responsável por tal padronização é a OMM: Organização Meteorológica Mundial.

A padronização foi um cercado ao ar livre contendo um abrigo meteorológico como o da Figura 1, situado a uma altura entre 1,25 a 2,00m acima do chão, sobre um solo coberto por vegetação rasteira nativa da região. Esse abrigo deve ser de madeira pintada de branco com um sistema de duplas venezianas: assim reduz-se ao máximo o aquecimento devido à insolação e não haverá ventos bruscos no interior do abrigo. Outro cuidado a ser tomado é posicionar a abertura das portas do abrigo para a região onde houver menor índice de insolação direta durante o ano nos horários de tomada de dados. Além do abrigo, há no cercado pluviômetro, cinco termômetros de solo e evaporímetro exposto ao sol. Para começamos as medições devemos registrar num papel de rascunho todos os dados coletados de: primeiramente barômetro e sua temperatura, a seguir visibilidade e tipos de nuvens, e os dados dos aparelhos situados no cercado meteorológico(o qual não há um ordem definida de tomada de dados). No interior do abrigo há psicrômetro, evaporímetro, termômetros de máxima e mínima, termógrafo e um pluviógrafo, que suas funções e manuseio serão descritas a seguir assim como demais instrumentos utilizados que não estão situados no cercado. Após realizadas todas medições, estas devem ser passadas para folha de dados na qual ainda devem ser feitos alguns cálculos também serão descritos a seguir.

1) Temperatura.

A temperatura é uma grandeza física capaz de descrever o estado térmico de um corpo que pode ser avaliada através do termômetro. Assim, o uso do termômetro é essencial para a documentação das condições da atmosfera.

No cercado meteorológico temos os termômetros que estão expostos ao tempo (termômetros de solo) e os abrigados(termômetros de máxima, mínima e do psicrômetro), todos de mercúrio. A leitura de sua medida deve ser efetuada de maneira que a linha de sua visada esteja perpendicular ao tubo do termômetro e leitura é dada pela parte convexa a coluna de mercúrio, como mostra a Figura 2.

Os termômetros de solo estão situados sobre o solo de tal forma que o elemento sensível do instrumento seja colocado a uma profundidade conhecida numa parcela de terreno nu ou com vegetação natural da região. As profundidades estabelecidas pela OMM são 5, 10, 20, 40, 50 e 100cm.

O termômetro de máxima é composto de um filamento de mercúrio e um pequeno indicador que fica na frente no mercúrio: conforme a temperatura sobe o indicador sobe junto com o mercúrio, quando começa a baixar o indicador fica parado na máxima temperatura registrada. A posição que esse termômetro deve ficar é na horizontal. O termômetro de mínima é composto de um filamento de mercúrio um pequeno indicador localizado no interior do mercúrio: ao aumentarmos a temperatura o indicador fica onde está, e ao abaixarmos a temperatura ele acompanho o mercúrio. Assim como o termômetro de máxima, o de mínima também deve ficar na horizontal. Obs.: as temperaturas de máximas e mínimas também podem ser obtidas através dos termógrafo. O psicrômetro é um arranjo de dois termômetros idênticos entre si(vide Figura 8) sendo composto de um termômetro de bulbo seco e um de bulbo úmido. O de bulbo seco nos dá a temperatura de um local à sombra com ventilação que sofre influência de fatores locais e diários, ou seja, seu elemento sensível está exposto ao próprio ar ambiente. O de bulbo úmido é aquele cujo elemento sensível está sujeito a um micro ambiente no qual o ar se encontra numa condição de saturação em relação ao vapor d'água. Sua função está relacionada à determinação da umidade relativa que será descrita mais adiante.

2) Evaporação.

O evaporímetro(instrumento que registra a evaporação) é constituído de um tubo de vidro com água dentro cuja extremidade inferior está sobre um tecido poroso pelo qual a água do interior do tubo evapora. A leitura de sua medida deve ser efetuada de maneira que a linha de sua visada esteja perpendicular ao tubo do termômetro e leitura é dada pela parte côncava a coluna de mercúrio, como mostra a Figura 3(ao lado). O evaporímetro é um instrumento que possui problemas na representatividade dos dados que fornece: o evaporímetro ao ar livre está exposto ao vento bem acima do solo, não representando, assim, a evaporação no solo. Assim, os aspectos físicos e meteorológicos tem dificultado o estabelecimento de um aspecto válido para quaisquer regiões e sob quaisquer condições atmosféricas. Entretanto esses dados observacionais de evaporação devem ser tratados e analisados com cautela, sempre como ordens de grandeza.

3) Pressão Atmosférica.

O barômetro é o instrumento utilizado para medir a pressão atmosférica, que é definida na meteorologia como a ação da força da coluna de ar situada acima do ponto de observação e que se desprezarmos a ação de outras forças pode ser interpretada como uma pressão hidrostática.

A leitura da pressão atmosférica no barômetro é dada da mesma maneira da Figura 2 além da leitura que deve ser feita da temperatura do ambiente onde se encontra o barômetro. A localização do barômetro não é no cercado meteorológico, mas sim em um local que não sofra bruscas variações. A interpretação da medida lida no barômetro(tubo de vidro com coluna de mercúrio que está em contato com o ar ambiente através de um pequenino orifício, vide Figura 4) envolve muitos detalhes técnicos, já que a altura de uma coluna de mercúrio depende, além da pressão atmosférica, da temperatura da massa de mercúrio contida no instrumento e do valor assumido pela aceleração da gravidade local. Assim, a OMM estabeleceu algumas condições padrões para que tais dados coletados possam ser comparáveis com os demais coletados no resto do mundo: - fazer a correção da temperatura para 0ºC pela equação onde BL é a leitura feita no barômetro e T é a temperatura lida no mesmo. - fazer a correção da gravidade normal pela equação onde g é a gravidade do local e gN é a gravidade normal.

Há também o barógrafo: um instrumento que registra a variação da pressão ao longo tempo, que é tal qual a Figura 5. Situa-se no mesmo local que o barômetro.

4) Vento.

A medida da intensidade e direção do vento é dada pelo anemógrafo. Esse aparelho deve ser colocado a cerca de 10m de altura em um terreno que seja considerado aberto. O anemógrafo nos dá uma carta constituída de dados velocidade instantânea, média e direção do vento. Assim, no instante da observação meteorológica também temos dados de direção e velocidade do vento. A direção do vento não é dada precisamente em graus, mas sim de uma maneira que nos diga em que parte estava de um círculo dividido em oito partes iguais(como mostra a Figura 6) projetado horizontalmente.

5) Precipitação.

A medida da precipitação é dada pelo pluviômetro e pelo pluviógrafo. Sua localização é no cercado meteorológico e sua disposição diante dos demais instrumentos deve ser de quatro vezes a altura dos objetos mais próximos, visando assim minimizar os efeitos desses instrumentos no pluviômetro e no pluviógrafo.

O pluviômetro(Figura 7) é constituído de um tubo armazenador de precipitação que contém um torneira e uma proveta graduada. A avaliação da quantidade de água armazenada é feita a partir da proveta, de base plana, com dimensões proporcionais ao seu emprego, dotada de escala de leitura em mm. A leitura deve ser feita tal qual a descrita para o evaporímetro na Figura 3.

O pluviógrafo é um sistema de registro em conexão com o dispositivo de armazenamento de água: possui um sifão capaz de esgotar o recipiente coletor de chuva até um conteúdo mínimo de água armazenada, fazendo assim um registro de precipitação acumulada entre períodos de tempo.

6) Umidade.

A medida de umidade é feita através da umidade relativa: quociente entre a pressão parcial efetivamente exercida pelo vapor d'água(e(P,T,TW)) a uma dada temperatura e o respectivo valore da pressão parcial de saturação(es(t)).

O instrumento utilizado para medida da umidade relativa do ambiente é o psicrômetro(Figura 8) que fica no interior do abrigo meteorológico. O psicrômetro é um arranjo de dois termômetros idênticos, sendo um de bulbo seco e outro de bulbo úmido. O de bulbo seco possui o seu elemento sensível exposto ao próprio ar ambiente e o de bulbo úmido tem seu elemento sensível sujeito a um micro ambiente no qual o ar se encontra numa condição de saturação em relação ao vapor d'água. A temperatura de bulbo úmido é, pela definição da OMM, a temperatura TW que o ar úmido apresentaria após ter sido levado adiabaticamente à saturação, a mesma pressão pela evaporação de água líquida pura a pressão p e a temperatura TW.