Un termómetro colocado al sol puede marcar una temperatura distinta de otro protegido a pocos metros. La radiación calienta el instrumento y las superficies cercanas, de modo que la lectura no representa necesariamente la temperatura del aire que se quiere medir. Las estaciones meteorológicas utilizan abrigos que protegen los sensores y permiten la ventilación. Comparar registros exige conocer cómo se obtuvieron, además de mirar el número que aparece en la pantalla.
La lluvia se expresa habitualmente como una altura de agua. Un milímetro de precipitación equivale a un litro por metro cuadrado: es el volumen que formaría una capa de ese espesor sobre una superficie horizontal, sin infiltración, evaporación ni escurrimiento. Así, diez milímetros sobre un patio de veinte metros cuadrados representan doscientos litros. Eso no significa que el agua permanezca allí; una parte puede salir por el desagüe o penetrar en el suelo.
El tiempo durante el cual cae esa cantidad también importa. Diez milímetros repartidos a lo largo de un día no tienen la misma intensidad que diez milímetros en diez minutos. Por eso un dato de precipitación debe acompañarse de su periodo de acumulación. Un pluviómetro registra lo que recibe en un punto concreto; durante un chaparrón, otro barrio puede recoger una cantidad diferente.
El radar aporta una vista más extensa. Envía pulsos de ondas de radio y recibe parte de la energía que devuelven las gotas y otras partículas. El tiempo que tarda el eco ayuda a determinar su distancia. A partir de esas señales se elaboran imágenes y estimaciones de precipitación. Los radares Doppler también permiten estudiar el movimiento hacia el instrumento o en dirección contraria. Sus colores representan una variable y una escala específicas, no una fotografía del agua en el suelo.
Para estudiar el clima se necesitan series de observaciones de muchos años. El promedio es útil, pero puede ocultar diferencias: dos lugares podrían tener la misma temperatura media y presentar oscilaciones diarias muy distintas. También se examinan la frecuencia de las lluvias, la duración de los periodos secos y los valores extremos. Una jornada fría describe el tiempo de ese día; para saber si un lugar se está calentando hay que comparar registros prolongados y tener en cuenta posibles cambios de estación, instrumentos y entorno.