Dès le milieu du milieu du 19e siècle, les météorologues explorent l’atmosphère pour en comprendre sa structure. Des mesures météorologiques en altitude sont réalisées régulièrement dès le début du 20e siècle pour recueillir des informations sur les propriétés de l’atmosphère.
Sondage de vent : détermination du vent (direction et vitesse) à différents niveaux d’altitude par sondage aérologique : suivi de la trajectoire d’un ballon sphérique lâché dans l’atmosphère depuis le sol. La connaissance de la trajectoire du ballon permet d’en déduire la direction et la vitesse du vent. La visée du ballon a d’abord été effectuée par des observateurs dans les stations professionnelles à l’aide d’un théodolithe et d’un chronomètre, puis à l’aide d’un radiothéodolithe ou d’un radar-vent. Cette mesure a été abandonnée à la fin de la décennie 1980.
Radiosondage : procédé de mesures en altitude de la pression, de la température, de l’humidité, de la direction du vent et de la vitesse du vent. Les instruments de mesure de température, pression et humidité sont placés dans une radiosonde qui s’élève dans l’atmosphère grâce à un ballon en latex. Le suivi de la trajectoire du ballon détermine la vitesse et la direction du vent. Dans le passé, ce suivi a été effectué par différents moyens (optiques à l'aide d'un théodolite puis radars de poursuite). Actuellement, ce sont les systèmes de radionavigation courants qui sont utilisés pour le suivi d'un ballon.