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Le genre de chaque couche de nuages, de même que l'espèce et la variété éventuelles sont déterminés par l'observation en fonction des descriptions complètes de chaque genre, espèce et variété.
La hauteur de la base des nuages peut être estimée visuellement. On peut également utiliser un ballon plafond, procédé qui consiste à mesurer le temps mis par un ballon, de vitesse ascensionnelle connue, pour s'élever du sol jusqu'à la base des nuages. Enfin, le phare à nuage, le télémètre, le ceilomètre et le Lidar constituent les outils les plus précis. Nous y reviendrons lorsque nous discuterons des instruments.Dans le cas des cumulus, nous pouvons estimer la base des nuages en utilisant la formule d'Espy :
Hmètre = 122 (T-Td)
avec T, la température extérieur et Td la température du point de rosée, exprimées en degrés et dixièmes.
La meilleure observation des nuages (genre, base, sommet) ne peut s'effectuer qu'à partir d'un avion et les météorologistes sont toujours autorisés à demander un "weather report" ou "PIREP" au prochain pilote prêt à décoller. Cette assistance météorologique est très importante et peut s'avérer capitale d'un point de vue