目前,国际上对于空中温湿要素的获取仍采用气球探空手段进行,受探空站间距以及探测时间限制,资料在时空连续性上存在很大的缺陷,特别是在面对突发性强,生命期短的强对流天气时,该资料参考价值会大大降低。而微波辐射仪具备连续探测的优势,其探测的温湿资料具有高时空密度的特点,可以作为气球探空的有效补充,在提高灾害性天气的监测效果和预警能力上都有重要作用。但是受辐射传输影响,使用地域不同,厂家工艺以及型号差异等问题,导致微波辐射仪数据质量存疑,使其在气象业务工作中的应用受到限制。因此对微波辐射仪数据的可靠性和可用性进行全面的研究,从辐射原理出发探究数据误差产生原由,并在此基础上探索适用于微波辐射仪资料的质量控制方法,是十分必要和重要的研究工作,对充分发挥其连续性优势,服务于气象业务和科学研究,具有重要的现实意义。本文首先以同址气球探空资料为基准,使用时间同步和高度同步的方法对2014年7-11月北京地区和2015年4-6月海南地区HTG3型微波辐射仪温湿资料进行了定量对比分析,得到不同地域、不同季节、不同时次和不同天气背景下微波辐射仪温度、露点、水汽密度及相对湿度的误差分布规律。紧接着为了解微波辐射仪与气球探空探测数据偏差原由,采用Liebe模式作为根据大气温度、气压和水汽层结分布以及云雨等大气信息来推算大气体积衰减系数及亮度温度的正演模型,运用MTLAB进行仿真计算,分析了晴空、云雾天和雨天的大气辐射传输特征。随后根据定量对比分析得出的辐射仪温湿数据偏差分布规律与辐射传输特性的研究结果,以海南地区数据为例,将获取资料按天气背景分类,构建不同天气背景下微波辐射仪各气象要素的BP神经网络偏差修订模型,实现微波辐射仪数据的自我修正。研究结果表明:经修订后各气象要素(除雨天外)与气球探空的相关系数提升,平均偏差减小明显,其中露点偏差由约3℃减小至1℃以内;水汽密度偏差由1g/m3左右降至低于0.26g/m3;相对湿度偏差由约17%下降至3%以内;受资料时长的限制,建立模型中雨天的各气象要素偏差修订模型因训练的样本过少,使得雨天模型适用性不高,修订效果未能达到最佳,但随着用例的增加,这种现象将会得到改善。最后进行了微波辐射仪通道亮温的合理性检测和添加云信息的反演算法改进两方面研究,可为辐射仪生产厂家在仪器观测期间的数据质量控制和软件改进方面提供科学建议。本文使用同址、同时次的独立来源气球探空资料通过辐射传输方程和Liebe模式模拟计算的亮温,经校正系统误差后,很好地实现了微波辐射仪探测亮温的一致性和连续性的检测,计算结果表明这种检验通道工作状态的方法适用于微波辐射仪水汽、氧气各通道。本文在辐射仪反演温湿垂直廓线的过程中添加入毫米波云雷达所测的云底高度、云层厚度信息,以2015年9-11月云南地区同址气球探空资料为参照,比对未添加云信息的辐射仪数据发现:整体上,添加云信息后温度、相对湿度的相关系数分别由0.997升至0.998、0.838增至0.946,平均偏差分别有由0.96℃减至0.76℃、14.14%降至7.08%;各高度层上添加云信息的温度、相对湿度的相关系数均大于未添加云信息,平均偏差均小于未添加云信息;不同云层状况下添加云信息后温度和相对湿度数据质量均较未添加云信息反演资料有明显提升,尤其是相对湿度改善显著。