Das automatische Messnetz (SwissMetNet) ist mit präzisen Messinstrumenten und neuester Kommunikationstechnik ausgerüstet. Das Messprogramm der einzelnen Stationen und die dazu verwendeten Instrumente wurden entsprechend dem Einsatzzweck der Messstationen definiert. Alle eingesetzten Geräte entsprechen den Standards der Weltorganisation für Meteorologie (WMO).
Im Messnetz der automatischen Bodenstationen (SwissMetNet) werden verschiedene Messinstrumente eingesetzt. Der Aufbau und der operationelle Betrieb eines solchen Messnetzes stellt in der Schweiz mit der komplexen Topographie und den teils rauen Witterungsbedingungen eine besondere Herausforderung dar. Sämtliche der verwendeten Geräte erfüllen die in der Zertifizierung vorgegebenen Kriterien und WMO-Standards bezüglich Genauigkeit, Belüftung und Beheizung.
Für die Temperatur- und Feuchtemessung setzt MeteoSchweiz das Instrument Thygan der Schweizer Firma Meteolabor AG ein. Das ventilierte Gerät erfüllt hohe Ansprüche an die Messgenauigkeit und ist für den Einsatz auch bei extremen Witterungsbedingungen in erhöhten Lagen geeignet. Die Temperaturmessung erfolgt mittels eines Kupfer-Konstantan-Thermoelements. Die Luftfeuchtigkeit wird mit einem Taupunktspiegel gemessen. Dabei wird ein Spiegel im Hygrometer abgekühlt, bis sich durch Kondensation Feuchtigkeit auf seiner Oberfläche niederschlägt. Die Luftfeuchtigkeit lässt sich anhand dieser Taupunkttemperatur präzise ermitteln.
Die Temperatur- und Feuchtesensoren der Firma Rotronic sind in einem Wetter- und Strahlungsschutz mit aktiver Ventilation untergebracht. Die Temperatur wird mittels eines Platin-Widerstands-Thermometers (PT100) gemessen. Die relative Luftfeuchtigkeit wird durch die Veränderungen der Eigenschaften eines hygroskopischen Polymers ermittelt.
Die beiden weissen Fühler messen die Lufttemperatur an der Oberfläche und 5 cm über Boden mittels Platin-Widerstands-Thermometer (PT100). Diese Temperaturwerte geben Auskunft über Frostgefahr und finden Anwendung in der Landwirtschaft und bei der Beurteilung des Strassenzustands. Die Oberflächentemperatur stellt zudem eine wichtige Grösse in der Grenzschichtmeteorologie dar.
Mit diesem Messinstrument werden die Bodentemperaturen in 5, 10 und 20 cm Tiefe gemessen. Wie bei den Geräten zur Bestimmung der Oberflächentemperaturen basiert das Messprinzip bei diesem Instrument auf einem Platin-Widerstands-Thermometer (PT 100).
Der atmosphärische Druck wird mittels eines digitalen Druckmessgeräts der Firma Vaisala gemessen. Die Geräte zeichnen sich durch eine hohe Stabilität und Genauigkeit aus. Das PTB 330 wird mit dreifach redundanten BAROCAP®-Sensoren geliefert, die eine hohe Messqualität und Zuverlässigkeit garantieren.
Das Instrument L14512 der Firma Lambrecht ermittelt die Windrichtung anhand der Ausrichtung der Windfahne; die Position der Windfahne wird mit einem Potentiometer bestimmt. Die Windstärke wird mittels Rotationsgeschwindigkeit des Schalensterns gemessen, wobei sich die Anzahl Umdrehungen des Schalensterns proportional zur Windgeschwindigkeit verhält.
Beim Instrument Ultrasonic Anemometer 2D der Firma Thies werden die Winddaten mit Hilfe von Ultraschallsignalen ermittelt. Jeweils zwei Sensorpaare stehen senkrecht zu einander. Dabei macht man sich die Differenzen in den Laufzeiten der Signale zwischen den einzelnen Sensoren zunutze. So können Windgeschwindigkeit und Windrichtung bestimmen werden.
Zur Messung der Niederschlagsmenge setzt MeteoSchweiz Pluviometer der Firma Lambrecht vom Typ 1518 H3 und 15188 ein. Die Pluviometer sind beheizt, wodurch fester Niederschlag wie Schnee geschmolzen wird. Das Messsystem basiert auf einer Wippvorrichtung. Sobald der Behälter bei Niederschlag die Füllgrenze erreicht, entleert er sich automatisch durch eine Kippbewegung. Durch die Anzahl der Kippbewegungen pro Zeiteinheit wird die Niederschlagsmenge bestimmt.
Die Niederschlagsmessung des Pluvio2 der Firma Ott basiert auf dem Wägeprinzip. Die Menge flüssiger, fester und gemischter Niederschläge wird durch eine hermetisch abgeschlossene Wägezelle ermittelt. Das Gerät zeichnet sich durch eine hohe Präzision und einen geringen Wartungsaufwand aus. Die moderne Elektronik erleichtert zudem die Qualitätskontrolle der Daten. Anders als bei den Messgeräten, die mit dem Wippenprinzip arbeiten, sammelt dieses Gerät den Niederschlag in einem Reservoir, welches regelmässig geleert werden muss.
Das Gerät der Firma Thies registriert Beginn und Ende von Niederschlägen mittels eines beheizten opto-elektronischen Sensors. Eine Infrarot-Lichtschranke erkennt Niederschlag in der Form von Nieselregen, Regen, Schnee und Hagel.
Der von MeteoSchweiz zur Messung der Schneehöhe verwendete Laser-Entfernungsmesser LDM42A ist ein hochpräziser Entfernungssensor, der die ersten Millimeter des sich ansammelnden Schnees sehr genau erkennen kann.
Die Genauigkeit der Messung wird durch eine kompakte mechanische Montage zwischen der Laserhalterung und dem Ziel gewährleistet. Wenn also der Boden gefriert und sich das Ziel bewegt, ändert sich die Entfernungsmessung vom Laser zum Ziel nicht. Bei der jährlichen Wartung wird die Entfernung zum Ziel während der Sommermonate als Referenz gespeichert. Das System wird in geringer Höhe eingesetzt, um auch schwache Schneefälle genau messen zu können.
Der Laser-Entfernungsmesser SHM30 funktioniert nach demselben Prinzip wie der LDM42 und misst den Abstand zwischen dem Sensor und der Schneeoberfläche. Der Sensor wird normalerweise auf einer festen Halterung in einer bestimmten Höhe über dem Boden montiert, die von der erwarteten Schneehöhe am Messort abhängt. Im Gegensatz zu Schneehöhenmessern, die Ultraschallmethoden verwenden, ist die Laserentfernungsmessung temperaturunabhängig. Dieses Messsystem wird meist in den Bergen installiert, wo große Schneemengen erwartet werden.
Das Gerät Pyranometer CM 21 der Firma Kipp & Zonen misst die kurzwellige hemisphärische Einstrahlung (305 - 2800 nm) mittels einer Thermosäule. Das Messprinzip basiert auf einer schwarz beschichteten Oberfläche, die sich durch die Sonneneinstrahlung erwärmt. Diese thermische Energie wird in eine messbare elektrische Spannung umgewandelt und daraus die einfallende Strahlungsenergie ermittelt.
Das Messgerät SPN-1 der Firma Delta-T Devices misst die Sonnenscheindauer und die kurzwellige Einstrahlung. Das Messprinzip basiert auf sieben unabhängigen Thermosäulen, die durch eine Maske (schwarze Kunststoffkonstruktion) unterschiedlich beschattet werden. Aus diesen verschiedenen Lichtverhältnissen – mindestens ein Sensor liegt immer im Schatten – werden die Sonnenscheindauer und die direkte und diffuse Strahlung bestimmt.
Das Messgerät Solar 111 B der Firma Hänni erfasst die Sonnenscheindauer. Sechs unabhängige kleine Photodioden erfassen die einfallende Sonneneinstrahlung. Durch die schnell rotierenden Flügel werden die Solarzellen nacheinander in kurzen Abständen abgeschattet. Als Sonnenschein werden alle Zeitpunkte gemessen, bei welchen eine minimale Differenz zwischen der ungestörten Einstrahlung und dem Wert bei Abschattung überschritten wird.
Der Pyrgeometer CG-4 der Firma Kipp & Zonen ermittelt die einfallende langwellige Einstrahlung. Dabei wird hauptsächlich die von der Erdoberfläche emittierte und von der Atmosphäre zurückgeworfene thermische (infrarote) Strahlung gemessen. Während zur Messung der kurzwelligen Einstrahlung ein transparenter Glasdom zum Einsatz kommt, wird beim Pyrgeometer CG-4 ein dunkler Siliziumdom verwendet, der ausschliesslich für infrarote Strahlung durchlässig ist.
Das Messgerät XL2 der Firma Bertin misst die radioaktive Strahlung (Gammadosisleistung) der Umgebung. Diese Messungen führt MeteoSchweiz im Auftrag der Nationalen Alarmzentrale aus. Der Einsatz dieser Messinstrumente in SwissMetNet ermöglicht im Falle erhöhter Strahlungswerte eine rasche und gezielte Warnung der Bevölkerung. Das Messgerät selbst strahlt keinerlei radioaktive Strahlung aus.