本书介绍了用于大气探测的高质量仪器的基本科学原理。讨论了在实际大气环境监测中使用的各类传感器，特别是用于地表的探测系统中的传感器。还介绍了使用气球探空提供丰富的大气数据。为了详细阐述所使用的探测技术，包括典型和特殊情况下许多大气探测实际的例子，讨论电子信号处理，数据采集和精确测量所需的数据处理原理。可将大气探测的悠久历史放在现代气候科学的要求的背景下，通过建立物理科学仪器记录并期待新的探测器和记录技术。

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详细介绍了地面气象观测工作的组织、业务观测站的分类及对观测场地和观测仪器的基本要求，包括观测任务、项目、程序、时制、日界和对时，云、能见度、天气现象、温度、湿度、气压、地面风、降水、蒸发、日照时数、地面状态、自动气象观测系统、辐射观测、高空测风的观测方法、观测步骤和注意事项，以及报表编制、记录处理、气象仪器计量检定、缺测和不完整记录的处理统计等。

全书共分12章，分别介绍了温度、湿度、气压、气流、辐射能等的测量原理技术、方法和手段，并详细介绍了天气现象的仪测、现代自动气象观测系统、高空温湿压的无线电探空仪探测法等。