Die "Höhenwetterkunde" erforscht die freie Atmosphäre mit physikalischen Methoden und technischen Hilfsmitteln. Wetterballone (Radiosonden) tragen die Meßinstrumente in die Atmosphäre, ein mitgeführter Sender überträgt laufend die Meßdaten zur Erde. Aerologische Aufstiege mittels Radiosonden werden in der Regel zweimal täglich durchgeführt und messen Luftdruck, Temperatur, Feuchtigkeit und Wind bis in durchschnittlich 30 km Höhe. Meist werden noch zwei weitere Aufstiege ohne Meßgeräte durchgeführt, die nur Winddaten (aus der Radarpeilung) liefern. Weltweit gibt es ca. 500 aerologische Aufstiegsstationen. In Österreich werden Radiosondenaufstiege von der Zentralanstalt für Meteorologie in Wien (Hohe Warte) und vom Flugwetterdienst an den Flughäfen in Innsbruck, Linz und Graz durchgeführt. Diese besonders für die Luftfahrt wichtigen Daten werden durch Fernmessungen von Satelliten aus ergänzt. Der Zustand der freien Atmosphäre kann auch vom Erdboden aus mittels Wind-Profiler gemessen werden.