低层大气主要由氮气、氧气、水蒸气、氩气和二氧化碳组成。
低层大气的组成成分
1、干洁空气。主要成分：N2：生物体的基本成分；O2：一切生物维持生命活动必须的物质；微量成分：CO2：绿色植物光合作用的基本原料，对地面保温；O3：吸收紫外线，保护地球上的生物免受过多紫外线的伤害；
2、水汽：天气变化的重要角色；
3、固体杂质：作为凝结核，是成云致雨的必要条件。
低层大气的组成成分含量变化
1、N2,O2含量基本不变
2、CO2含量增加
原因：燃烧矿物燃料向大气中排放大量的CO2；毁林，特别是热带雨林的破坏，使森林吸收和固定的二氧化碳迅速减少。
后果：海平面上升；引起世界各地降水和干湿状况的变化。O3含量减少。
水分探测
2006年夏天首次使用多普勒天气雷达探测低层大气中的水汽。低层大气中的水汽资料有助于预报人员确定几分到若干小时后将要来临的暴风雨的落点与落时。研究人员测量由折射引起的雷达信号的速度的变化，这种变化能揭示大气水分存在与否。
如果该试验取得成功，几年内折射技术可能会加入美国国家天气局的国家多普勒雷达网。水汽的显著差异有利于强风暴生成，但这类显著差异所在位置在风暴发展之前很难确定。美国国家天气局的雷达测量降雨和风，不测量水汽。
而且气象站和探测气球水汽测量的空间间隔在80-160km以上。事实上，没有常规低层大气水汽测量。气象人员用多普勒雷达跟踪风暴时一般是探测发射到雨滴、雹块或雪花上再反射回来信号。这种返回信号的强度反映降雨、冰雹和雪的强度，而信号频率的变化包含着风的信息。
在期间，研究人员增加了一种要素——雷达信号的速度。他们使用固定目标，例如输电线和导弹发射井来确定由水汽引起的雷达信号的加速与减速的幅度。研究人员将得到的折射率资料填在图上，就能确定水汽的位置。REFRACTT
REFRACTT的研究思路由在NCAR作访问学者的McGill大学的FredicFabry提出.丹佛气象局的预报员已经使用了REFRACTT资料监测科罗拉多东北部的龙卷风。丹佛气象局的首席专家Larry Mooney指出：低层大气中的水汽是产生各种天气的关键因素，尤其是在夏季。
REFRACTT首席科学家RatiRoberts指出,没有人得到过分辨率如此高的水汽资料,相信这些资料对暴雨预报会有极大帮助。