Windprofiler-Radarsysteme sind spezielle Wetterradargeräte, mit denen die Windstärke und die Windrichtung gemessen werden kann. Am häufigsten kommen derzeit Pulsradargeräte, welche den Doppler-Effekt ausnutzten, zum Einsatz. Sie nutzen einen Vorgang, der bei anderen Radargeräten oft als Störung auftritt : Reflexionen an Luftschichten ohne visuell erkennbares Objekt, deren Anzeige auf dem Radarschirm dann oft als „Engel” oder Reflexionen an klarer Luft (engl.: „Radar Angels” oder „Clear-air scattering”) bezeichnet wird.
Windprofiler senden elektromagnetische Impulse in verschiedene Richtungen aus und nutzen eine Reflexion (oder Streuung) der Impulse an turbulenten Grenzschichten (Inhomogenitäten des Brechungsindexfeldes) der Atmosphäre. Die reflektierten Wellen erfahren dabei in Abhängigkeit von der durch den Wind bestimmten Bewegung der turbulenten Strukturen eine Dopplerfrequenzverschiebung, so dass für jede Richtung eine radiale Windgeschwindigkeit errechnet werden kann.
Durch Kombination der Radialgeschwindigkeiten von drei oder mehr verschiedenen Richtungen der Ausstrahlung kann schließlich ein dreidimensionaler Windvektor berechnet werden.
Windprofiler verwenden relativ niedrige Frequenzen im VHF oder im L-Band und benötigen, da sie ja vom jeweiligen Standort des Radargerätes nur in Richtungen nach oben innerhalb der Troposphäre arbeiten, eine relativ geringe Reichweite von maximal 10 bis 11 km.