卫星探空是指以气象卫星为观测平台，根据地球大气中各种气体成分对电磁波辐射的选择吸收性能，遥感大气中一些气象要素的铅直分布和水平分布。例如用卫星红外辐射仪（见红外大气遥感）可以探测大气的温度、水汽和臭氧等。以探测温度的铅直分布为例，根据辐射定律，如果大气处于热平衡状态，对一定波长的电磁波来说，吸收能力强的气体同时是放射能力强的气体。气体的辐射强度同该气体的绝对温度和大气组成及其浓度有关。由于在90公里以下的大气层内，二氧化碳的铅直分布是均匀的，因此，卫星上红外辐射仪所探测到的二氧化碳吸收谱段内各个波长的辐射强度，就只同大气温度的铅直分布有关。观测到的辐射强度，可按辐射定理反演出大气温度的铅直分布。这种观测只在晴空无云的条件下才能进行，有云时，由于云中水滴强烈吸收云下大气的红外辐射(见大气吸收光谱)，因此探测不到云下大气温度的铅直分布。但使用微波波段的辐射仪（见微波大气遥感）就可以部分推测有云情况下的大气温度的铅直分布。利用卫星探测温度的精度还不高，其均方误差达±2K，而使用要求的精度是均方误差为±1K，故还不能满足需要。