Рассмотрены особенности измерения и мониторинга влагозапаса в атмосфере радиолокационными методами с привлечением данных стандартных метеорологических и спутниковых наблюдений, методами сверхвысокочастотного зондирования и оптическими спектральными методами. Отмечено, что из перечисленных выше методов наиболее экономически эффективными являются оптические методы (лидарные активные и пассивные спектральные наземные), которые позволяют оперативно с достаточной точностью определять влагозапас в атмосфере в известных линиях поглощения парниковых газов, заменять и дополнять радарные данные. К аппаратуре, реализующей оптические методы, относятся недорогие и доступные на рынке малогабаритные приёмо-передающие объективы, компактные и лёгкие волоконные источники и приёмники излучения, которые удобно использовать при спутниковых измерениях. Предложен и апробирован спектральный метод измерений концентрации паров воды в атмосфере при солнечном излучении. Место выполнения измерений – северо-восток Московской области. При обработке результатов измерений на одиночной линии поглощения воды выявлено совпадение экспериментальных данных и данных прямых метеоизмерений с погрешностью порядка 7,5 %. Установлено, что на линии поглощения воды (примерно 1653 нм) мешающим фактором является расположенная рядом линия поглощения метана, которая вносит систематическую погрешность в результаты измерений. Приведена вероятная причина отклонения результатов от данных метеоизмерений: сечение поглощения молекул метана примерно на четыре порядка больше, чем сечение поглощения молекул водяного пара, и световое излучение поглощается в большей степени метаном, уменьшая долю поглощения паров воды на длине волны, ближайшей к линии поглощения метана. Введены компенсационные поправки, позволяющие определить концентрацию паров воды и влагозапас в столбе воздуха с погрешностью, составляющей единицы процентов на этой длине волны. Предложенный спектральный метод позволяет и проводить долговременный мониторинг концентрации паров воды и влагозапаса в атмосфере, и получать оперативную информацию в реальном масштабе времени. Экспериментальные данные в среднем согласуются с результатами измерений радиометрами, работающими в диапазоне сверхвысоких частот. Полученные результаты полезны при оперативной оценке влагозапаса и концентрации паров воды во всём приземном слое атмосферы на обширных площадях, при калибровке радиометров и радаров, а также позволят повысить точность измерений указанных параметров и прогнозирования таких опасных явлений природы, как ураганы, наводнения, оползни.