Обсуждаются методические вопросы, возникающие при планировании и проведении специальных крупномасштабных наблюдательных экспериментов по исследованию процессов энергомассообмена в климатической системе. Исследования базируются на применении методов прямого и обратного моделирования в рамках сценарного подхода. Исходя из целей эксперимента, формулируется совокупность функционалов и по ним методами теории чувствительности моделей оценивается информативность наблюдательных экспериментов. В качестве примера приводятся расчеты по имитации наблюдательных экспериментов на трассе вдоль железнодорожной магистрали Москва - Владивосток.