工作時,地面雷達利用對探空氣球的實時跟蹤來實現測風功能,探空氣球攜帶探空儀升空,隨著氣球升空,地面雷達發出詢問信號,探空儀回答器對應發出回答信號,根據每一對詢問和回答信號之間的時間間隔和信號的來向,就可以測定每一瞬間探空氣球位置,即它離地面雷達的直線距離、方位角、仰角,然后根據探空氣球隨風飄移情況,就可以推算出風向、風速。
在這同時,探空儀也將采集到的不同高度層的溫度、濕度、氣壓數據,不斷地發回地面,被地面數據接收雷達接收,被接收的信號通過解碼傳到計算機終端顯示繪圖,這樣就完成了對高空溫度、濕度、氣壓、風向、風速的探測。