我国新一代极轨卫星风云三号的成功发射为云与水汽的全球监测提供了有力的技术手段。针对风云三号系列卫星可见光红外以及微波波段的观测特性，设计合理的云检测算法，及水分参量反演模型，对于提高风云三号卫星的利用效率及其对大气环境的监测能力有十分重要的意义。　　以搭载于风云三号卫星之上的可见光红外扫描辐射计、微波湿度计、微波成像仪光谱通道特性为基础，分别针对云检测算法、水汽廓线反演、云水含量及水汽总量定量反演进行研究，以期得到适用于风云三号卫星云与水分参量监测的有效算法。　　对于云检测算法，基于可见光红外扫描辐射计光谱特性，利用中心波长位于0.455，0.63，0.865，1.595，1.36及10.8μm六通道观测数据，设计云检测方案。采用无偏置信度算法与特殊地表识别检测方案相结合，可有效改善沙漠及积雪亮地表背景下的云检测结果。基于统计数据获得的季节性阈值及双通道线型阈值的应用，可进一步提高云区识别的精确度。利用MODIS业务云检测产品及地基观测对云检测算法进行综合评估，结果显示晴空积雪地表识别准确率显著提高，但由于水汽匮乏，使得沙漠地表上空薄卷云识别并未达到理想效果。　　对于水汽廓线反演算法，基于微波湿度计光谱通道设置情况，采用强水汽吸收线附近183.31±1，183.31±3，183.31±7GHz三通道微波亮温观测数据，基于矢量辐射传输模式，建立晴空大气洋面背景下，亮温逐步逼近微波水汽廓线物理迭代算法，对我国西北太平洋海域晴空区域大气水汽廓线进行反演计算。反演水汽廓线与MODIS大气温湿廓线产品进行比较，趋势一致，对于低层大气初始廓线修正效果较为明显，所有气压层反演偏差RMS值均控制在5.76g/kg以内。　　对于云中液态水及水汽总量反演算法，基于微波成像仪光谱设置特性，设计并提出一种微波极化亮温参数化方案，无需地表温度及地表比辐射率等先验信息辅助，尝试采用10.65GHz、23.8GHz、及36.5GHz三通道微波极化亮温差实现陆面上空非降雨云云水含量及水汽总量的联合反演。参数化方案模拟反演结果显示，云水含量一致性较高，水汽总量相关程度相比较低，但仍能基本反应水汽变化情况。当云水含量高于0.15kg.m-2时，参数化方案呈现饱和状态，难以给出较为可靠的云水含量值。