高空气象站（upper-air weather station），理学-大气科学-大气探测-高空气象观测，具有探测从地面到30千米高度大气要素廓线能力的气象站。根据气象业务对高空探测要素的不同需求，可区分为进行高空气压、温度和湿度探测的探空站与只探测高空风的测风站。通过搭载在探空气球上的探测元件原位测量大气各高度层的气压、温度和湿度。大气风场是利用探空雷达探测随风漂移的目标物位置来测定。确定目标物空间位置通常需要测定目标物相对于观测点的方位以及仰角、斜距和高度中任意两个参数，测量技术包括光学经纬仪测风和无线电测风，而后者又包括无线电经纬仪测风、雷达测风以及导航测风等。导航测风是通过测定探空仪接收到的导航台发出的导航信号的时间差或相位差来确定风速。世界各地的高空气象站每日定时观测，全球统一为世界时00、06、12、18时（每天四次），或00、12时（每天两次）。全球高空站已超过1000个，一般陆地站间距离不超过300千米，海洋及人烟稀少地区不超过1000千米。除为天气分析建立的高空站网外，还有专门为科研、航空和军事目的而建立的高空气象站，以及利用船舶和飞机建立的流动高空气象站。