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基本上说，在世界天气守视网（World Weather Watch）的任务下，全球有两种气象卫星系统，一为太阳同步卫星（sun-synchronous satellite），另一为地球同步卫星（geosynchronous satellite）。太阳同步卫星在同样的地方时通过赤道上空，大部分会通过南北极附近，因此又称为绕极轨道卫星（polar orbiting satellite）。现在运转中的这种卫星包括NOAA-14号到18号，称为NOAA系列卫星。在正常情况下，这系列卫星平均高度约810~850公里，周期约101分钟，每天通过某一地点附近上空两次。
另一种气象卫星具有地球同步轨道，这种卫星位於赤道上空约36000公里处，绕地球运行的角速度和地球自转角速度一样，在地面上看来几乎在同一地点上空，故也有地球静止卫星（geostationary satellite）的名称。在世界天气监视网下，有6颗地球同步卫星同时作业，主要任务是监测快速发展的风暴，如局地剧烈风暴和台风等，并且藉由追踪云的移动估计风速、风向。
有些气象卫星不属於太阳和地球同步卫星，举例说下面将提到的TRMM（Tropical Rainfall Measuring Mission）卫星和福尔摩沙3号卫星（Formosat-3）。
大气的卫星遥测，根据观测的几何图形可分为天底探测（nadir sounding）和临边探测（limb sounding）两类。天底探测是指卫星往下方（但不只是正下方）观测，接收来自下方地表和大气放出的和反射的辐射信号，以便决定它们的物理性质的技术，一般气象卫星和地球资源卫星主要使用这个方法。天底探测的辐射计以多个频道观测地表和大气，故也称为频谱法。这种探测法，对气象用途来说，主要用来决定气象变数的垂直分布和地表状况，对定义数值预报的初始值场有莫大的助益，此外也可制作云图，提供天气预报的参考。
临边探测则是观测地球边缘的大气，也就是说辐射源由大气层外进入大气，再离开大气，最後到达太空中的卫星辐射计上，因此辐射源只通过大气或由大气本身所发出，完全没有来自地表的成分，这种探测法主要用来监测大气中稀有气体的含量及其变动。下面将要提到的无线电掩星法（radio occultation）属於临边探测法，其他临边探测法还包括临边扫描法（limb scanning）和掩日法（即太阳掩星法）。临边扫描法只接收来自大气放出的辐射，主要的物理过程是放射（emission）；掩日法接收被大气吸收的太阳辐射，最主要的物理过程是吸收；无线电掩星法则以低轨卫星（low earth orbiting satellite, LEO）接收GPS（Global Positioning System）卫星或其他卫星发出的无线电波，测定出相位超出量（phase excess），以便由此决定出弯角或折射指数的垂直分布，主要的物理过程是折射。遥测技术使用的辐射源若是人为的，则称为主动遥测，否则称为被动遥测。无线电掩星法的辐射源都是卫星发出的电磁波，这是人为的，故属於主动遥测。被动遥测的辐射源是阳光或大气、地表放出或反射的电磁波。无线电掩星技法观测量为相位，这是最大的特点，天底探测法或其他临边探测法大都测定来自某一方向的辐射能量。
卫星携带的天底探测辐射计，通常具有可见光、红外与微波频道，这些频道主要是气体的吸收带，但有些位於吸收很小的窗区。可见光频道是窗区，这种的频道资料可用来拍摄可见光云图；在夜间则用红外3.7微米和11微米窗区频道拍摄云图，这两个频道资料也可用来反演海面温度和云顶温度、云量等云参数。红外4.0微米和15微米二氧化碳频道以及微波0.5厘米氧气频道可用来决定气温的垂直分布，在红外二氧化碳吸收带的测定可用来决定云顶气压。水汽6.3微米频道主要用来决定水汽的垂直分布，9.6微米臭氧频道可决定大气中臭氧的总含量。
浮悬在在大气中的气溶胶可在近红外、可见光及紫外光谱中测定出来。海冰的消长和移动是研究气候变化的极为重要的基本资料，卫星可拍摄它的微波影像。
臭氧是大气中天然存在的稀有气体，对地球上各种生命有害的物体，大部分被平流层中的臭氧挡住了。由於人类活动引起的臭氧减少，尤其是南极地区的臭氧洞，也可由卫星继续不断的加以监测，举例说利用TOMS卫星和AURA卫星。
卫星观测是提供雨量连续监测的唯一有效方法。举例说，上面提到的的TRMM卫星，主要科学任务是观测热带和副热带地区的降雨和能量交换。这颗卫星高度大约400公里，轨道倾角 ，它是第一个携带降雨雷达PR（Precipitation Radar）的地球观测卫星。这颗卫星上携带的另一个辐射计TMI（TRMM Microwave Imager）属於被动式微波辐射计，可用来观测热带地区的降雨率。
1981年1月28日我国中央气象局卫星资料接收站正式启用，利用气象卫星拍摄的可见光和红外云图可侦测台风、高低气压系统以及恶劣天气，即使一般社会大众都可在每天电视台的气象报告中体认到地球同步卫星云图的重要性，尤其台风即将侵袭的时候，这是由位於东经140度赤道上空的MTSAT（Multifunctional Transport Satellite）卫星拍摄的。
我国拥有的福尔摩沙3号卫星已在2006年4月15日一次发射6颗低轨卫星，每颗重量大约70 kg，轨道倾角72°，周期100分钟。这个星系已命名为COSMIC（Constellation Observing System for Meteorology, Ionosphere, and Climate）系统。这种卫星可接收大约24颗GPS卫星发出的两个频率的信号。1颗低轨卫星和24颗GPS卫星每天造成500个掩星事件，平均分布在地球表面上，也就是说1天内全球只有500笔弯角或折射指数垂直分布资料。福尔摩沙3号共有6颗低轨卫星，这样24小时内全球就有2500到3000个掩星事件，对实际气象业务来说是足够的。所谓掩星事件是指GPS卫星发出的微波通过大气到达低轨卫星的接收器上，一个有用的掩星事件通常持续1分钟之久。如附图所示，GPS发出的无线电波通过大气层，抵达低轨卫星LEO上，射线被大气所折射，因而有弯角。在掩星事件中，在图中从GPS到LEO卫星的射线只画了3条，事实上有3000条左右。
弯角或折射指数的垂直分布资料可用来进行同化，或者在特别的情况下反演出气压、气温或水汽的垂直分布，这些资料将弥补测站缺乏地区气象资料的不足，对区域性和全球性的天气预报相当重要。
中文关键字： 太阳同步卫星 , 地球同步卫星 , 福尔摩沙3号卫星 , 无线电掩星
英文关键字sun-synchronous satellite , geosynchronous satellite
参考资料
延伸阅读