热红外观测通道对通常的大气气溶胶几乎没有响应，然而对于较大颗粒的沙尘气溶胶，尤其是沙尘暴而言，它却有强烈的信号反应，非常适合于进行大尺度的全天时沙尘天气监测。　　 本文从沙尘气溶胶的微观角度出发，研究了典型沙尘气溶胶粒子在热红外波段的散射特性;通过求解热红外辐射传输方程，正向模拟和分析了典型沙尘气溶胶的热红外亮温光谱特征。在对沙尘大气层顶亮温敏感性分析的基础之上，探索性的讨论了热红外遥感对沙尘气溶胶的监测能力以及观测通道选取，并提出了一种基于热红外遥感数据同时反演沙尘气溶胶光学厚度和高度的方案，最后将反演方法应用到我国新一代极轨气象卫星风云三号可见光红外扫描辐射计(FY3VIRR)数据之上，反演结果精度优于现有半定量的FY3沙尘日监测产品，提高了国产卫星的应用能力。主要包括三个方面:　　 (1)从沙尘气溶胶的微观角度出发，详细讨论了典型沙尘气溶胶在热红外波段的单次散射特性，对比分析了复折射指数、粒子有效半径以及形状对其散射特性的影响。在此基础之上，采用线吸收与离散纵标法相耦合的辐射传输模式，在800～1250cm-1的热红外波段区间正向模拟和分析了波数间隔为0.1cm-1的沙尘气溶胶热红外亮温光谱特征，并进一步讨论了大气、地表参数变化对沙尘气溶胶光谱特征的影响，加深了我们对沙尘气溶胶热红外散射辐射特性的认识和理解。　　 (2)通过分析热红外观测通道对沙尘气溶胶相关参数（光学厚度、高度、厚度、粒子有效半径）的敏感性，以及沙尘气溶胶与云和晴空地表亮温光谱特征的差异，探索性的讨论了利用热红外遥感监测沙尘气溶胶的能力以及观测通道选取标准，为我国将来建立高分辨率的全天时沙尘天气监测系统提供了坚实的理论基础。　　 (3)采用亚洲地区典型沙尘气溶胶模式，结合我国新一代风云极轨气象卫星FY3VIRR传感器的波段设置特性，提出了一种利用热红外遥感同时反演沙尘气溶胶光学厚度和高度的方案，反演结果精度优于现有半定量的FY3沙尘日监测产品，提高了国产卫星的应用能力。