（1）臭氧層 

臭氧層位于地球上空25～30千米的平流層中，對0.3米以下紫外區的電磁波有較大吸收，可用紫外波段來測定臭氧層的變化。臭氧層在2.74毫米處也有一個吸收帶，可用頻率為11O83兆赫茲的地面微波輻射計來測定臭氧在大氣中的垂直分布。另外臭氧層會吸收太陽紫外線而升溫，可使用紅外波段來探測，如用7.75～13.3微米熱紅外探測器測定臭氧層的溫度變化，參照濃度與溫度的相關關系，推算出臭氧濃度的水平分布。 

（2）大氣氣溶膠 

利用遙感圖像可分析大氣氣溶膠的分布和含量，工業煙霧、火災濃煙和大規模沙塵暴在遙感圖像上都有清晰的圖像，可以直接圈定其大致范圍。利用周期性氣象衛星圖可監測沙塵運動，估計其運動速度，及時預報沙塵暴。通過衛星資料可及早發現森林火災，把災害損失降到最低。大比例圖片可用來調查城市煙囪的數量和分布，還可以通過煙囪陰影的長度來計算其大致高度。應用計算機對影像進行微密度分割，建立煙霧濃度與影像灰度值的相關關系，可測出煙霧濃度的等值線圖。 

（3）有害氣體 

彩紅外相片可監測有毒氣體對污染源周圍樹木和農作物的危害情況，通過植物對有害氣體的敏感性來推斷某地區大氣污染的程度和性質。一般污染較輕的地區，植被受污染的情況不宜被人察覺，但其光譜反射率卻會明顯變化，在遙感影像上表現為灰度的差異。正常生長的植物葉片能強烈反射紅外線，在彩紅外相片上色澤鮮紅明亮。受到污染的葉子，其葉綠素遭到破壞，對紅外線的反射能力下降，其彩紅外相片顏色發暗，如白蠟樹受污染后呈紫紅色，柳樹呈品紅色略帶藍灰色。  

（4）氣候變化 

美國、歐盟、日本和俄羅斯的地球同步軌道氣象衛星組成的靜止氣象衛星監測系統晝夜不停地觀測地球的氣候變化，得到全球范圍內的大氣參數、海洋參數、地表狀況、輻射收支和臭氧分布等信息，對全球變暖、臭氧層空洞以及厄爾尼諾現象的研究非常重要。