卫星气象观测（satellite meteorological observation）是通过人造地球卫星上的遥感器探测地球大气的气象要素和天气现象的技术。卫星气象观测具有观测范围广，观测次数多，实效快，不受自然和国界条件的限制的特点。

从人造地球卫星上用遥感器探测地球大气的气象要素和天气现象的技术。它是航天技术与遥感技术相结合应用于气象探测的结果。利用人造卫星探测的气象资料可供研究大气运动和为天气预报服务，已形成气象学的一个新分支──卫星气象学。卫星气象观测系统由空间部分──气象卫星和地面系统组成。地面系统主要由数据接收与测控站、数据处理中心、数据收集系统、数据利用站组成（见气象卫星地面系统）。

1947年美国在火箭上装上照相机，送入大气层外，拍摄云图照片，对云和天气系统进行了观测。1960年美国发射的“泰罗斯”1号气象卫星,首次从外层空间进行气象观测试验。1966年苏联在“宇宙” 122号卫星上开始气象探测试验。美国的第一代气象业务应用卫星“艾萨”1号,苏联的第一代气象业务应用卫星“流星”Ⅰ型（见“流星”号卫星）分别于1966年和1969年投入使用，实现了太阳同步轨道自动图像传输，卫星拍摄了云层分布，测量了温度廓线，在判别和追踪锋面、台风、强风暴等天气系统方面获得了很大进展。第二代气象卫星有美国的“诺阿”号,苏联的“流星”Ⅱ型,分别于1970年和1975年投入使用，实现了高分辨率云图传送，测量了大气垂直温度和水汽含量，开始进入定量探测阶段。1974年5月美国发射第一颗静止气象卫星,随后日本、欧洲空间局也发射了各自的静止气象卫星，开始对低、中纬度地区进行连续、实时、大面积观测。卫星用可见光和红外自旋扫描辐射计拍摄云图和水汽分布图。1978年10月，美国发射第三代气象业务应用卫星“泰罗斯”N号（见“泰罗斯N/诺阿”卫星）,卫星上增多了大气窗区通道，采用了多通道分光技术，装有先进的甚高分辨率扫描辐射仪和“泰罗斯”业务垂直探测仪，从而改进了云图质量，提高了大气温度廓线、地表温度的测量精度，增加了大气臭氧含量的探测，促进了定量探测的发展，为灾害性天气监测与报警、数值天气预报和大气科学研究提供了广泛的资料。1980年美国在静止气象卫星上试验了13通道的可见光和红外自旋扫描辐射计大气探测器。它所提供的图像可以描述大气中小尺度的水汽图、云图和温度变化，海面温度分布以及大面积范围内的大气垂直温度廓线，是卫星气象探测技术的又一发展。

卫星气象观测具有地面气象观测无法相比的一些特点。①观测范围广：一颗极轨道气象卫星每12小时左右就能对全球大气观测一遍，一条轨道在地面的扫描条带宽达2800公里左右。一颗静止气象卫星能获得地球上近一亿平方公里的气象资料，能观测到台风系统的全貌和全过程。②观测次数多、时效快：静止气象卫星一般每20分钟左右即可获得一次观测资料，还可用更短的时间间隔（5～15分钟）取得较小范围的观测资料,对于监视灾害性天气系统特别有利。极轨道气象卫星在经过地面台站上空10多分钟内，可获得1000多万平方公里的资料。③不受自然条件和国界的限制：卫星气象观测能覆盖海洋、沙漠、高原等人烟稀少地区，填补这一些地区的气象观测资料的空白。

卫星气象观测按卫星所载遥感器接收的电磁波信号的来源可分为被动式和主动式两类。前者接收的是大气本身辐射或对太阳辐射的反射的电磁波，后者接收的是遥感器本身向地球大气发射经过地球大气反射回来的电磁波。卫星气象观测按电磁波谱段分为微波、红外、可见光和紫外气象遥感。大气辐射、吸收和窗区大多分布在微波和红外波段，这是现代气象遥感利用最多的波段。卫星气象观测按卫星的轨道分为极轨道观测和地球静止轨道观测。

气象卫星已成为世界天气监视网的主要组成部分，卫星气象观测正向一星多用的方向发展，除气象外，兼有海洋和环境监测的功能。某些专用气象卫星，如地球辐射收支卫星和强风暴观测卫星等正在研制之中。在卫星上对观测数据进行预处理、增加微波遥感的比重、使用大天线、多信道微波辐射计和微波雷达与激光雷达等，也是卫星气象观测的主要发展趋势。