本文系统地介绍了气象卫星遥感原理、大气参数反演的理论基础以及大气参数反演方法的发展及现状；重点介绍了NOAA/AMSU微波探测器的工作原理、大气垂直温度廓线反演原理、用于大气温度廓线反演的最小方差物理反演方法以及辐射传输方程的线性化过程；同时对用最小方差算法进行大气温度廓线反演时所需的数据等也分别进行了介绍。 本文基于最小方差物理反演算法用NOAA-16/AMSU探测资料进行大气温度廓线反演研究和对比分析。选取了2004年12个月105-135E、0-30N范围内的NOAA-16/AMSU卫星探测资料进行大气温度廓线反演试验。利用时空匹配的NCEP再分析大气温度廓线资料对本文反演算法的真实性和适应能力进行了验证，并将本文反演的大气温度廓线与中国海洋大学卫星地面站SeaSpace TeraScan软件的同类反演产品进行了比较分析。验证与比较分析结果表明：该算法具有较好的反演性能，尤其是8月份对流层的反演精度均在1.5K之内，对台风等热带气旋的研究具有一定的参考价值；本文算法反演的大气温度廓线比中国海洋大学卫星地面站SeaSpace TeraScan软件反演的大气温度廓线在精度上总体有所改善，尤其是提高了对流层区域内的反演精度。此外，本文以2004年8月份的数据为例说明了以NCEP再分析资料为真值所做的精度统计总体上优于以无线电探空数据为真值所做的结果。 本文的研究结果可为中国海洋大学卫星地面站NOAA/ATOVS卫星数据的大气廓线产品反演提供一种理论参考。