大氣輻射亮溫垂直分布動態圖。來源：國家衛星氣象中心
幹涉式大氣垂直探測儀是國際上第一臺在靜止軌道上以紅外高光譜幹涉分光方式探測大氣垂直結構的精密遙感儀器。通過該探測儀，我們成功獲取了全球首幅靜止軌道地球大氣高光譜圖。作為第一次露出真容的大氣高光譜圖，應該如何解讀圖像和展開數據應用呢?這非常值得探析。
探什麼?
很多人都知道「探空」：氣球帶著測量儀器從地面不斷升高，包含溫度、溼度等傳感器，邊上升邊測量並把數據傳回給地面跟蹤和接收雷達。這好比用溫度計，在一個高度上量一下，在下一個高度上再量一下。它能把大氣的溫溼度測量得非常準確，本質上屬於直接測量，一般測量高度為30公裡，能夠對對流層和平流層在各垂直高度上進行測量。
地面探空近乎直接測量，其精度很高。但是，這些探空站在海洋上是沒有的，而陸地上也只能在約200×200公裡設置一個，一般每天全球統一在世界時00時和12時兩個固定時間進行兩次探空。
怎麼探?
大氣結構是三維的，又是隨著時間快速變化的。由於探空站在地理、空間分布密度和觀測頻次上的局限性，其探測數據無法支撐快速發展的數值天氣預報模式。
探測大氣三維結構的方法除了地面探空外，天基(衛星)紅外和微波被動探測已經成為國際主流。在衛星上進行大氣溫溼度三維結構探測的優勢在於可以全球覆蓋，而靜止氣象衛星的優勢在於獲得高頻次的觀測數據。
在衛星上利用紅外遙感怎麼測大氣三維結構呢?進行三維大氣溫度溼度探測，主要基於光譜通道選擇。比如，選擇大氣混合比穩定的二氧化碳紅外吸收帶，探測大氣的溫度廓線;選擇水汽紅外吸收帶探測大氣的溼度廓線。不同的二氧化碳吸收通道探測到的紅外輻射主要來自於特定的高度層，對該高度的大氣溫度變化敏感，利用此原理可以獲得大氣的溫度垂直分布信息。同樣，不同的水汽吸收通道對不同高度層的大氣溼度變化敏感，從而可以獲得大氣的溼度垂直分布信息。
要滿足數值預報對大氣探測精度的要求，在技術上高光譜紅外探測是必選的技術途徑。高光譜探測的優勢在於探測通道的光譜解析度越高，即通道的權重函數越窄，受到的臭氧、水汽等其它吸收氣體的汙染就越小，對特定高度層的敏感程度也越高，不僅提高了大氣溫溼度探測精度，而且也提高了大氣探測的垂直分辨能力。
「風雲四號」幹涉式大氣垂直探測儀採用麥可遜幹涉分光的方式實現大氣紅外高光譜探測，可以獲取高頻次區域晴空和雲頂以上的大氣三維結構。
那麼，雲內部和雲底以下大氣怎麼實現高頻次探測呢?這就需要氣象人期盼的「風雲四號」微波星在未來發揮其功效。
怎麼用?
國際上沒有利用靜止軌道高光譜大氣探測數據的成功先例，我國氣象應用勢必要經過從試用到業務應用的過程，特別是要根據應用需求(觀測精度、區域範圍和觀測頻次等)來確定儀器觀測模式，需要應用部門和地面應用系統鼎力合作。
幹涉式紅外大氣探測儀數據主要的應用包括以下幾個方面：該儀器具有對我國及周邊地區1小時一次、間隔僅16公裡的密集的大氣溫溼分布垂直探測能力，其探測數據可以同化到全球和區域數值預報模式，改進數值預報初始場，特別是像海洋上等缺少常規探空觀測的區域，對於提高預報的精細化能力起到促進作用;利用該儀器反演得到大氣不穩定指數，可以提前數小時有效監測到暴雨系統發生前環境條件的變化，在還是晴朗無雲的大氣中提前發現極端天氣的蛛絲馬跡，直接提供給預報員進行天氣分析和預報;可以對小尺度強對流天氣系統進行高頻次探測，直接服務於短臨天氣預報預警。
怎麼讀?
幹涉式大氣垂直探測儀有超過1600個探測通道，不同高度的大氣對不同探測通道的紅外輻射貢獻存在差異。根據這些差異可以反演出大氣溫度、溼度的三維結構。下圖所示為選取該儀器觀測到的7個長波紅外通道在權重高度的紅外輻射亮溫垂直分布圖。