自動氣象站是一種能自動地觀測和存儲氣象觀測數據的設備，主要由傳感器、采集器、通訊接口、系統電源等組成。
自動氣象站是由電子設備或計算機控制的自動進行氣象觀測和資料收集傳輸的氣象站，通常有以下三種形式：
1、有線傳輸自動氣象站
儀器的感應部分與接收處理部分相隔幾十米到1千米之內，其間用有線通信電路傳輸。由氣象傳感器、接口電路、微機系統、通訊接口等組成。
傳感器將氣象信息轉換成電信號由接口電路輸出。微機系統是它的心臟，負責處理接口電路及觀測員通過鍵盤輸入的信號，并將處理結果輸出顯示、打印、存盤，也可通過接口送到信息網絡服務系統。這種自動站早期用于實時查詢氣象資料，現在逐漸取代氣象站日常主要觀測工作。
2、線傳輸氣象站
又稱無人氣象站。它包括測量系統、程序控制和無線發模通訊模塊、電源三部分組成。氣象要素轉換成電信號的方式常見有機械編碼式和低頻調制式兩種，前者多使用機械位移的感應元件，使指針在碼盤上位移而發出不同的電碼;后者多使用電參量輸出感應元件，使它產生一個低頻變化的信號，然后將此信號載于射頻上發射。
無人氣象站通常能連續工作一年左右，每天定時觀測4─24次。可在1000公里之外的控制中心指令或接收它拍發的電報，也可利用衛星收集和轉發它拍發的資料。該站通常安置在沙漠、高山、海洋(漂浮式或固定式)等人煙稀少的地區，用于填補地面氣象觀測網的空白處。
3、期自動氣象站
自動氣象站是一種僅僅用于收集資料的氣象站。它的資料不對發送，由工作人員定期取回。2005年中國珠峰綜合科考隊的科學家們在珠峰海拔6520米的東絨布冰川埡口，成功搭建起了一套自動氣象觀測站，這是目前世界上海拔高的自動氣象觀測站。
這個自動氣象觀測站分為兩層，能夠每10分鐘獲取一次大氣溫度、濕度、風向、風速等數據，其中的雪探測儀設備還可以每10分鐘獲得一次雪深的數據，超聲探測儀可以獲得三維的風速風向和二氧化碳通量等手數據。
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