无线电定位现已极有成效地应用在气象观测方面。目前，无线电定位站可用来测定高空的风速和风向，探测云层和降雨。
测定风速和风向
高空的风速和风向，对航空和气象预报业务来说，是具有极大的实际意义的。在无线电定位学没有普遍地采用以前，测定风速和风向的主要方法是用特制的光学经纬仪来观察装有氢气的小型橡皮球在天空飞行的情况。这些橡皮球称为测风气球，它们一面向上升，一面受风力的作用而沿水平方向移动。因为气球的质量很轻，所以它实际上是和气体一同移动的。知道了气球上升的速度（这是一个固定值，决定于气球的容量），并且在每隔相同的时间用经纬仪观测气球所在位置的垂直角和水平角，就可以得到气球在相应于一定高度的各个时候所处位置的水平面上的投影，就可以计算这些投影之间的距离。
假定经过观测之后，知道了气球在空间不同位置（点Щ\(_{1}\)、Щ2、Щ\(_{3}\)等）（图1）时的垂直角和水平角,此时气球在水平面上的投影将分别为点П1、П\(_{2}\)、П3等。用直线将各Щ点以及各П点连结起来，就可以得到一条气球行进路径在水平面上的投影的折线。因为气球是受风的作用而移动的，所以上述投影就可以表明风速和风向随高度而变化的情况。
从H点（放出气球的地方）起，以采用的比例尺量出每相邻两点间的距离（HП\(_{1}\)、П1П\(_{2}\)、П2П\(_{3}\)等），然后以每两次测量间所经过的时间（以秒为单位）除之，就可以得到气球位移的速度，因而也就得到了不同大气层中的风速。各层中的风向，则可由线段HП1、П\(_{1}\)П2、П\(_{2}\)П3等的方向与“南北”方向所成的角度来确定。这种方法的缺点是基本上只能在晴朗的天气时进行观测。云层的存在把观测范围限制到最低云层的高度，再高上去气球就被遮住，不能观察了。夜间观测气球就更复杂了，因为需要在气球上装置某种光源。
采用了无线电定位技术，即使是看不见气球时，也能够进行观测。
世界上第一次用脉冲无线电定位器来测定高空的风速和风向，是1943年在苏联由中央高空气象观象台的专家们实现的。送种观测方法的实质如下：在气球上安置一个小型的无线电波反射器，无线电定位站就可以像探测飞机一样来探测这种气球。
大家知道，用无线电定位法观测目的物时，可以测定目的物的水平角β，垂直角ε和倾斜距离D。利用这些数据就可以按照大家都很熟悉的公式来确定气球在不同时间时的飞行高度H：
H＝Dsinε
因此，借助于无线电定位站同样也可以得到观测普通气球时所得到的那些数据。有了这些数据，就可以按照上述方法来确定带有反射器的气球的飞行路径在水平面上的投影，根据这个投影就可以算出某些大气层中的风速和风向。
无线电定位法的优点是可以测量云层上面的风速和风向，可以在夜间测量风速风向而不需要用气球的照明光源。无线电定位站的采用大大地提高了观测效率，使观测不再受光线的可视条件的影响。
反射器是由一些金属半波振子作成，它悬挂在距气球气门为2公尺的地方。振子由若干段铜、黄铜或铝导线制成，导线的直径为4—5公厘，长度则为无线电定位站发射波长的一半，各振子以十字交叉的形式装在一块纸板的各个方向上，以防止互相接触。根据无线电定位器辐射波极化情形的不同，带有振子的纸板或者是悬挂成水平的，或者是悬挂成垂直的。
为了用公分波无线电定位器来观测，采用了角形反射器（图2）。此反射器用未经退火的薄铝片镀金的箔或具有1.0—1.5公分的小格子的金属网制成。
无线电定位法的缺点是观测距离较小，在高空中有大风时，气球可能很快就跑出了无线电定位站的“可视”范围。
因此，为了测定高空中的风速和风向，就用了一个挂有发射脉冲的小发射机的气球来代替挂有反射器的气球。采用了这种发射机的探向法，可以对处于极高位置的气球进行观测，因为探向发射机的辐射功率比被动的振子或角形反射器所反射的功率要大很多倍。
探测云层和降雨
利用无线电定位站也可以测查暴雨、雷雨和飓风。在以约10公分或更短的波工作的无线电定位器指示器的圆形屏上，可以看到水滴在云层中或雨中的聚积。
理论计算表明，水滴聚积时所耗失的并送入无线电定位接收机中的脉冲能量，与水滴半径六次方之和成正比。因之，水滴的半径愈小，所反射信号的强度就愈弱。组成云层的水滴的半径极小，所以测查这些水滴就非常困难。探测雨滴则比较容易，因为雨滴的半径约在0.1至3—4公厘之间。
无线电定位器屏上所看到的由聚集水滴反射的信号，在外形上是和由其他物体反射的信号不相同的。由地上物体反射的信号在无线电定位器的屏上画出了一些轮廓显明的、不动的亮点，而聚集水滴反射的信号却形成了一些模糊不清的轮廓，形状好像云彩一样，而且在不断变化；这些轮廓随着被探测的雨的移动而在屏上缓慢地移动。因此，也绝不会和空中的飞机或海上的船只的反射相混淆。
在观测天气情况时，无线电定位器发射的能量以狭窄射线的形式沿着地面发出去，并与地面成一个不大的角度（图3，a）。在旋转天线时，这个射线依次照射环绕着无线电定位站的空间。如果这能量射线在中途碰上了雨，那末水滴就使这一部分能量向各个方向散射。这些散射能量中的某些部分就返回到无线电定位站，在指示器的圆形屏上形成一个如前述形状的反射信号,其方位和无线电定位器辐射与雨相遇的那个方位相同，而距无线电定位器所在地点的距离，则和探查到的雨被发现的远近相当（图3，б）。观看着无线电定位器屏上的反射信号，就可以确定信号移动的方向和速度。也就是雨的移动方向和速度。
图4所示为几个连续对无线电定位器指示器圆形屏拍摄的图片，表示了暴雨趋近定位器的情况。由这些暴雨反射来的信号在屏上画出了一群光点。在12点35分（图4，a），这群光点在屏中心的北方35—40公里的地方（每一个比例尺圈代表5公里）。这就是说，此时下雨的地方是在无线电定位器北方35—40公里处。在13时15分（图4，б），光点带的形状已略有改变，并距屏中心约5—10公里。在14时32分（图4，в），正在无线电定位器所在地点下雨，而在16时12分（图4，ι）。雨就跑到定位器所在地的南边去了。
用电报或电话搜集一些个别气象台的有关下雨时间的情报以确定雨带移动情况的方法，只能得出一个近似的结果，因为气象台间的距离通常都是非常大的。在无线电定位器屏上则可看到全部雨带，并且很容易算出雨带移动的速度。这样，利用了无线电定位站，例如在飞机场上装了定位站，就可以及时预报出暴雨（通常伴随着雷雨和剧风）通过机场的时间。飞机场中的气象工作者观察了飞行线上的天气情况，将其通知调度员，调度员就可以向天空中的飞机预报飞行线路上天气变化的情况。
如果在飞机上装有无线电定位站，并沿飞机飞行方向向前发出辐射，那末，乘员在飞行时就可以发现雷雨（图5）。此时在屏上所现出的反射的情况，完全和图4中的一样。因为飞过雷雨区是很危险的，所以飞行员在飞行时由无线电定位发现了雷雨时，就可以寻找最有利的路线绕过雷雨区。
海上舰队利用了无线电定位站，就可以测知许多危险的气象现象，例如台风——具有大直径的猛烈旋风，经常伴随着暴雨和雷雨，并在海洋上掀起凶猛的巨浪。台风的风速可达每秒100公尺以上。
在利用无线电定位技术以前，在海上测查台风只能靠某些间接的征兆，如风浪的加剧等。但是靠这些材料很难准确判定台风的位置，传播范围及其移动方向。在无线电定位器的屏上，正在下暴雨的主要台风区则绘出了一片光点的形状，可以很清楚地说明台风中旋涡运动的情况（图6）。根据反射信号的外形和移动方向，也可以判断整个台风的传播范围及移动方向。
无线电定位器可用来探查雨的这个特性在农业中也可以得到利用。及时向集体农庄及国营农场预报暴雨的来临，可以使他们采取一些必要的措施，例如在收获时的一些必要措施。利用作用半径为200公里的无线电定位站，就可以在5—8小时以前向某些地区作出预报。
就这样，无线电定位站可以帮助气象工作者探测对航空、航海和农业极有意义的一些现象。 （李洛童 译自苏联“无线电”杂志1953年1月号）（（苏联）M·别里雅柯夫）