Con l’800 si iniziarono a comprendere i principali fenomeni dell’atmosfera, dal francese Coriolis sulla causa del movimento delle masse d’aria, all’inglese Ferrel che ipotizzò l’esistenza di una “cella di circolazione” alle latitudini intermedie. Lo studio di particolari fenomeni meteorologici, come il passaggio di un fronte, richiede anche la conoscenza dello stato dell’atmosfera in quota, almeno fino alla tropopausa (9000-15000m).
Così nella seconda metà del secolo cominciarono ad essere effettuati rilievi ad alta quota mediante palloni aerostatici con uomini a bordo. Nel 1862 due inglesi, il meteorologo James Glaisher (1809 – 1903) e l’aeronauta Henry Tracey Coxwell (1819 – 1900), a bordo di un pallone superarono la quota di 9.000 metri effettuando misurazioni di temperatura, pressione ed umidità, riconoscendo alcune leggi di diminuzione della temperatura dell’aria con l’aumento della quota.
Il passo successivo fu quello di lanciare palloni senza uomini a bordo osservando il loro cammino da terra con il teodolite, al fine di determinare la velocità e la direzione del vento in quota fino a quando erano visibili.
Nel 1881 venne lanciato in Francia il primo pallone sonda equipaggiato di uno strumento, il meteorografo, che registrava automaticamente temperatura, pressione e umidità. Con il perfezionamento della strumentazione di registrazione (erano apparecchi leggeri, non superando i 300 gr e di ottima precisione), i palloni sonda cominciarono ad essere usati sistematicamente a partire dal 1893. La necessità di recuperare il dispositivo registratore per conoscere i risultati, rendevano però tali dispositivi utili per lo studio della meteorologia non certamente per le previsioni. Si dovrà attendere la fine degli anni ’20 del secolo successivo per una trasmissione a terra dei rilievi tramite onde radio.