气溶胶混合光学模型的多角度偏振遥感研究

In order to reduce the uncertainty of aerosol environment and climate effects over China using remote sensing, based on the support of the National natural science foundation of China (Grant No: 41001207), the applicant has studied the new mechanism and algorithm of aerosol polarized remote sensing, including the the non-spherical aerosol properties modeling, the multi-angle polarized characteristics of non-spherical aerosol, and the mechanism of non-spherical aerosol properties retrieval using space-based polarized remote sensing, which are of great significance to the understanding aerosol effects on the environment and climate over China. 7 study papers have been published in the atmospheric journal indexed by SCI, and the doctoral dissertation <Remote Sensing of Non-spherical Atmospheric Particles from Directional Polarized signals> has gained the nomination of “The excellent doctoral dissertation of China” in 2011. How to detect the aerosol optical model using remote sensing, and to distinguish the anthropogenic aerosol and natural aerosol? This is the key question of the climate change study. To obtain as much accurate aerosol parameters using remote sensing is a feasible way to solve this question from the development of remote sensing technology. In order to reduce the uncertainty of aerosol climate effects by distinguishing anthropogenic aerosol and natural aerosol using remote sensing, based on the preliminary studies, the project plan to study the algorithm of aerosol optical model using multi-angle polarized remote sensing, and combined with the information from ground measurements to distinguish the anthropogenic aerosol and natural aerosol.

申请人在青年科学基金资助下,以基于遥感手段降低气溶胶环境和气候效应不确定性为目标，以气溶胶偏振遥感的新机理和新方法为突破口，在非球形气溶胶特性建模、非球形气溶胶多角度偏振特性以及非球形气溶胶偏振遥感反演模型等方面进行了创新研究。在项目执行期间，研究团队在大气偏振遥感领域已发表7篇SCI，以空基偏振遥感机理为研究内容的博士论文《非球形大气粒子多角度偏振遥感反演研究》荣获2011年度“全国优秀博士学位论文提名”。如何基于遥感手段探测气溶胶光学模型，在此基础上区分人为来源和自然来源的气溶胶？这一问题在气候变化研究中尤其重要。从遥感技术发展的角度来说，通过遥感手段获得尽可能多的准确气溶胶参数是解决这一问题的可行途径。基于前期研究工作，本项目针对气候变化研究中区分人为和自然气溶胶的迫切需求，探索如何基于多角度偏振遥感手段识别气溶胶光学类型，并结合地面综合观测信息提出区分人为源和自然源的气溶胶的方法。

由于全球变化研究中气溶胶辐射强迫主要考虑人为来源因素的影响，而大气中实际存在的气溶胶是多种类型的混合体，目前卫星遥感探测的信号是这些混合体共同作用的光学信息，如何区分卫星信号中人为气溶胶和自然气溶胶的光学贡献，从而评估他们各自的气候环境效应，是目前急需解决的科学问题。本项目通过建立中国典型气溶胶混合光学模型、提出了基于偏振遥感探测气溶胶光学模型的反演算法、进行了气溶胶混合光学模型中识别人为气溶胶贡献的方法的研究。为有效降低气溶胶气候效应和环境效应评估的不确定性提供有效技术支撑。.在项目资助下，研究团队2014-2017年发表27篇SCI，影响因子2以上论文18篇，包括2篇Nature子刊Scientific Reports和2篇遥感领域顶级期刊Remote Sensing of Environment等。作为中方代表应邀参加了由美国、欧盟、日本等气溶胶领域著名专家组成的偏振遥感国际研究团队，以共同作者身份在Earth-Science Reviews（IF=6.991）发表论文。申请人在气溶胶偏振遥感机理方面系列成果在论文中以整节的形式多次得以展现。出版气溶胶偏振遥感专著1部、专著获得国家科学技术学术著作出版基金资助。项目负责人入选国家万人计划-青年拔尖人才和国家科技部遥感青年科技人才创新资助计划。项目执行期间，项目负责人先后获得3项省部级人才奖励：中科院青促会首届优秀会员、北京市优秀青年人才奖、中科院卢嘉锡青年人才奖，并被推荐为“中国科学院青年联合会委员”和“北京专家联谊会会员”。项目执行期间培养4名博士生、5名硕士生，先后获得“中科院优秀毕业生”、“国家奖学金”等荣誉称号。.研究成果已成功应用于“国产陆地卫星的定量遥感关键技术任务”和中科院战略性先导专项“应对气候变化的碳收支认证及相关问题研究”中，为提高中国区域气溶胶卫星遥感反演的适用性提供机理基础，为我国首颗针对气溶胶监测的偏振遥感载荷提供关键技术支撑，对提高中国区域气溶胶光学特性的认知有重要意义。