高寒山区和干旱区降水都具有高度的异质性，因此提高降水的观测精度是寒区和干旱区水文研究中的核心问题。试验中利用先进的车载双偏振多普勒天气雷达在黑河上游和中游地区，开展高密度的雷达降水观测；并建立地面降水粒子滴谱仪观测点和地面降水加密观测网点，与架设在张掖国家气候观象台的我国新一代多普勒天气雷达联网，探索利用雷达联合观测反演降水类型和强度的方法，建立系统化雷达降水估测数据集；评估利用国家业务多普勒雷达网在黑河中上游地区进行长期降水观测的可行性。
车载双偏振多普勒天气雷达在寒区水文试验中布设在八宝河流域阿柔乡（100.45°E, 38.06°N, 3001 m），可覆盖整个八宝河流域；森林水文和干旱区水文试验中布设在民乐六坝（100.66°E, 38.73°N, 1668 m），与张掖国家气候观象台业务雷达观测相配合，可覆盖大野口流域和中游全部观测区。
配合多普勒雷达观测，于加密观测期在试验区设置两个降水粒子滴谱仪观测点，布设了大量降水加密观测网点，其中，寒区水文试验区33个简易量雪桶，干旱区水文试验区29个RG3-M型雨量计，森林水文试验区按100~200 m海拔梯度布设加密的降水观测点。这些新增的降雨观测与气象水文观测网络及黑河流域业务水文站的降水观测，构成了试验区降水观测网络（如图），为获取高分辨率的降水数据集提供了可能。
