專門用於探測大氣的雷達。它屬於主動式微波大氣遙感設備。觀測高空風的雷達，也是一種氣象雷達，但它隻是一種遙測設備（見高空風觀測）。氣象雷達是警戒和預報局地強天氣系統的重要探測工具之一。
簡史 第二次世界大戰前雷達用於軍事目的。當時雲、雨等氣象目標的回波被作為幹擾看待。1941年在英國最早使用雷達探測風暴。1942～1943年，美國麻省理工學院專門設計瞭為氣象目的使用的雷達。在氣象雷雷達發展初期，一般都靠手工操作，回波資料隻能作定性分析。60年代采用瞭多普勒技術，氣象多普勒雷達具有對大氣流場結構的定量探測能力；常規雷達的數字顯示和彩色顯示也相繼出現。70年代，除聯合使用多部多普勒雷達外，又相繼發展瞭大功率高靈敏度的甚高頻和超高頻多普勒雷達和具有多普勒性能的高分辨率調頻連續波雷達；在雷達結構上，廣泛采用瞭集成電路，配備有小型或微型電子計算機，使氣象雷達能對探測資料進行實時數字處理和數字化遠距離傳輸；有的天氣雷達已能按照預先編好的程序，由電子計算機操縱觀測，並逐步向自動化觀測網的方向發展。
原理 雷達通過方向性很強的天線向空間發射脈沖無線電波，它在傳播過程中和大氣發生各種相互作用。如大氣中水汽凝結物（雲、霧和降水）對雷達發射波的散射和吸收；非球形粒子對圓極化波散射產生的退極化作用（見雲和降水粒子的微波散射、雲和降水粒子的微波吸收），無線電波的空氣折射率不均勻結構和閃電放電形成的電離介質對入射波的散射（見電磁波在湍流大氣中的傳播），穩定層結大氣對入射波的部分反射；以及散射體積內散射目標的運動對入射波產生的多普勒效應等。氣象雷達回波不僅可以確定探測目標的空間位置、形狀、尺度、移動和發展變化等宏觀特性，還可以根據回波信號的振幅、相位、頻率和偏振度等確定目標物的各種物理特性，例如雲中含水量、降水強度、風場、鉛直氣流速度、大氣湍流、降水粒子譜、雲和降水粒子相態以及閃電等。此外，還可利用對流層大氣溫度和濕度隨高度的變化而引起的折射率隨高度變化的規律，由探測得到的對流層中溫度和濕度的鉛直分佈求出折射率的鉛直梯度，並通過分析無線電波傳播的條件，預報雷達的探測距離，也可根據雷達探測距離的異常現象（如超折射現象）推斷大氣溫度和濕度的層結（見無線電波在對流層中的折射）。
結構 常規雷達裝置大體上由定向天線、發射機、接收機、天線控制器、顯示器和照相裝置、電子計算機和圖象傳輸等部分組成。
工作波段 氣象雷達使用的無線電波長范圍很寬，從1厘米到1000厘米。它們常被劃分成不同的波段，以表示雷達的主要功能。氣象雷達常用的1、3、5、10和20厘米波長各對應於 K波段（波長0.75～2.4厘米）、X波段（波長2.4～3.75厘米）、C波段（波長3.75～7.5厘米）、S波段（波長7.5～15厘米）和 L波段（波長15～30厘米），超高頻和甚高頻雷達的波長范圍分別為10～100厘米和100～1000厘米。雷達探測大氣目標的性能和其工作波長密切有關。把雲雨粒子對無線電波的散射和吸收結合起來考慮，各種波段隻有一定的適用范圍。常用K波段雷達探測各種不產生降水的雲，用X、C和S波段雷達探測降水，其中S波段最適用於探測暴雨和冰雹，用高靈敏度的超高頻和甚高頻雷達可以探測對流層－平流層-中層的晴空流場。
種類 凡是不具有多普勒性能的雷達稱為非相幹雷達或常規氣象雷達，具有多普勒性能的雷達稱為相幹雷達或多普勒雷達。主要的氣象雷達有：
① 測雲雷達。是用來探測未形成降水的雲層高度、厚度以及雲內物理特性的雷達。其常用的波長為1.25厘米或0.86厘米。
②天氣雷達。是用來探測降水的發生、發展和移動，並以此來警戒和跟蹤降水天氣系統的雷達。
③ 圓極化雷達。一般的氣象雷達發射的是水平極化波或垂直極化波，而圓極化雷達發射的是圓極化波。雷達發射圓極化波時，球形雨滴的回波將是向相反方向旋轉的圓極化波，而非球形大粒子（如冰雹）對圓極化波會引起退極化作用，利用非球形冰雹的退極化性質的回波特征，圓極化雷達可用來識別風暴中有無冰雹存在。
④調頻連續波雷達。它是一種探測邊界層大氣的雷達。有極高的距離分辨率和靈敏度，主要用來測定邊界層晴空大氣的波動、風和湍流（見大氣邊界層）。
⑤氣象多普勒雷達。利用多普勒效應來測量雲和降水粒子相對於雷達的徑向運動速度的雷達。
⑥甚高頻和超高頻多普勒雷達。利用對流層、平流層大氣折射率的不均勻結構和中層大氣自由電子的散射，探測1～100公裡高度晴空大氣中的水平風廓線、鉛直氣流廓線、大氣湍流參數、大氣穩定層結和大氣波動等的雷達。
在研究試驗的雷達中還有雙波長雷達和機載多普勒雷達等。70年代以來，利用一個運動著的小天線來等效許多靜止的小天線所合成的一個大天線的合成孔徑雷達的新發展，必將加速機載多普勒雷達今後的發展進程。機載多普勒雷達的機動性很強，可以用來取得分辨率很高的對流風暴的多普勒速度分佈圖。
參考書目
L.J.Battan，Radar Observation of the Atmosphere，The Univ.of Chicago Press，Chicago，1973.
P.L.史密斯等著，丁明清、陶俊譯：雷達在氣象工作和氣象研究方面的應用，《國外電子技術》，4、5、6期，1975。(P.L.Smith，et al.，Applications of Radar toMeteorological Operations and Research，Proceedings of IEEE，Vol.62，No.6，pp.724～745，1974.)