Staurohre (nach Prandtl) erlauben genaue Messungen der Windgeschwindigkeit auch in einer sehr schwachen Luftströmung und sind wegen ihrer geringen Trägheit auch für die Messung hochfrequenter Geschwindigkeitsschwankungen (Böen) geeignet (Böenmesser). Sie müssen allerdings immer exakt in Windrichtung gedreht werden. Eine alternative Messtechnik verwenden Hitzdraht-Anemometer und Schallanemometer, die sich ebenfalls zur Erfassung schneller Geschwindigkeitsfluktuationen aller drei Windkomponenten eignen. Für die Windmessung in der freien Atmosphäre stehen In-situ-Methoden und bodengestützte Fernerkundungsverfahren (Fernerkundung) zur Verfügung. Am häufigsten werden Ballone (Radiosondenballone (Radiosonde), Pilotballone) verwendet, die entweder vom Boden aus mit Theodoliten oder Radar verfolgt werden und satellitengestützte Ortungsverfahren verwenden. Zu den Fernerkundungsverfahren gehören das Windradar oder das Doppler-Wetterradar (Wetterradar). Zur Höhenwindmessung in stationsarmen Gebieten werden Zeitreihen von Satellitenbildern der Bewölkung ausgewertet, wobei die windbedingte Verlagerung signifikanter Bewölkungsmuster ausgewertet wird.