基于多角度多光谱Stokes参数Q和U测量反演气溶胶偏振相函数

摘要：

偏振相函数是气溶胶重要的光学参数之一,它对气溶胶复折射指数、粒子尺度和形状都十分敏感.多角度多光谱偏振遥感可以有效获取气溶胶偏振相函数信息.新一代CIMEL太阳-天空偏振辐射计CE318-DP作为高精度地基气溶胶偏振遥感仪器已被引入全球气溶胶自动观测网AERONET(AErosol RObotic NETwork),并作为扩展多波长偏振测量的太阳-天空辐射计观测网SONET(Sun/sky-radiometer Observation NETwork)的主要仪器,已在不同类型气溶胶观测站点积累了多年的偏振数据.但目前偏振反演仅能利用线偏振度或偏振辐亮度.与线偏振度和偏振辐亮度相比,Stokes参数Q和U不仅包含天空光线偏振强度信息还包含偏振方向信息.利用CE318-DP多光谱多角度测量的天空光Stokes参数Q和U反演气溶胶偏振相函数的方法.针对CE318-DP标准主平面偏振观测模式PPP(Polarized Principal Plane)下Stokes参数U对气溶胶特性变化不敏感、信息难以利用的不足,测试了新的平纬圈偏振扫描模式ALMP(ALMucantar Polarization)获取Stokes参数Q和U,并成功应用于偏振相函数的反演.系统分析了340～1 640nm多光谱通道上典型生物质燃烧型气溶胶和水溶性气溶胶的-P12/P11反演结果并测试了反演方法在晴朗和灰霾不同大气条件下的适用性.无论在主平面还是平纬圈观测几何下,反演结果在可见光和近红外通道上均与真实值具有较好的一致性.进一步讨论了模型中基于气溶胶参数初始值和大气气溶胶参数真实值计算的“大气单次散射/大气散射”的比值近似相等的假设条件在短波通道不能很好地满足是造成紫外波段反演结果偏差较大的原因之一.后续有待进一步提高反演模型在短波通道的适用性,为利用不同光谱通道上-P12/P11的变化特征改进气溶胶微物理参数反演奠定了基础.

关键词：气溶胶遥感、偏振、Stokes参数、偏振相函数、CE318-DP

所属期刊栏目：38

分类号：P407(一般理论与方法)

资助基金：国家自然科学基金项目41501390,41671367,41671364;中国科学院科研装备研制项目YZ201664

在线出版日期：2019-03-18（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：3699-3707