地球科学进展 doi: 10.11867/j.issn.1001-8166.2025.047.

   

大气冰云中冰晶粒子取向的研究进展 及应用现状分析
宋淑华1,2,王振占1*   
  1. (1. 中国科学院国家空间科学中心 微波遥感技术重点实验室,北京 100190; 2. 中国科学院大学 电子电气与通信工程学院,北京 100049)
  • 基金资助:
    科工局民用航天预研项目(编号:E266000730)资助.

Research Progress and Current Applications of Ice Crystal Orientation in Atmospheric Ice Clouds*

SONG Shuhua1, 2, WANG Zhenzhan1*   

  1. (1. Key Laboratory of Microwave Remote Sensing National Space Science Center, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190, China; 2.School of Electronic, Electrical and Communication Engineering, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China)
  • About author:SONG Shuhua, research areas include terahertz remote sensing of ice clouds. E-mail: songshuhua17@mails.ucas.ac.cn
  • Supported by:
    Project supported by the State Administration of Science, Technology and Industry for National Defense (Grant No. E266000730).
冰云是天气和气候系统中重要的组成部分,冰晶取向通过影响其散射特性,进而影响遥感 反演和数值预报的准确性。随着冰云探测卫星计划的推进,精确量化冰晶取向的需求日益凸显。 综述了国内外冰晶取向遥感探测的研究进展,系统回顾了主被动遥感技术在不同波段的应用,分 析了各类遥感手段的探测机理及优劣势,特别强调了星载太赫兹辐射计的应用前景。尽管现有遥 感技术在冰晶取向研究中展现出一定潜力,但受限于冰晶复杂性、观测能力和反演算法的制约,定 量反演仍面临挑战。未来研究应聚焦于新型探测设备研发、冰晶散射特性精确计算、辐射传输理 论优化以及多源遥感数据融合。
Abstract:Ice clouds are a critical component of the Earth’s weather and climate system. The orientation of ice crystals influences the scattering properties of these clouds, subsequently impacting the accuracy of remote sensing and numerical weather prediction. With the advancement of dedicated satellite programs for ice cloud observation, precise quantification of ice crystal orientation is becoming increasingly important. This review summarizes research progress in the remote sensing of ice crystal orientation. Both active and passive remote sensing techniques are systematically reviewed for their application across various spectral bands. The detection mechanisms, advantages, and disadvantages of diverse remote sensing techniques are analyzed, with particular emphasis on the prospects of spaceborne terahertz radiometers. While existing techniques demonstrate some capacity for ice crystal orientation studies, quantitative retrievals remain challenging due to ice crystal complexity, observational constraints, and limitations in retrieval algorithms. Finally, future research directions are discussed, focusing on the development of novel detection instrumentation, accurate calculation of ice crystal scattering properties, optimization of radiative transfer modeling, and the synergistic integration of multi-source remote sensing datasets.

中图分类号: 

[1] 王永杰, 张晓东, 唐文彬, 赵少杰, 马晋, 孟义真, 王子卫, 周纪. 星载被动微波亮温影像轨道间隙填补:进展与展望[J]. 地球科学进展, 2025, 40(1): 99-110.
[2] 范亚伟, 杜鹤强, 杨胜飞, 颜长珍, 刘秀帆, 刘欣雷. 沙尘气溶胶数值模式与资料同化的研究进展、问题与展望[J]. 地球科学进展, 2024, 39(8): 813-822.
[3] 么嘉棋, 常奂宇, 王梦然, 陈敏, 莫凡, 徐南, 温振, 曹永强. 新一代水文水资源监测卫星SWOT数据特征、应用与展望[J]. 地球科学进展, 2024, 39(4): 374-390.
[4] 王思杰, 林金泰, 孔浩, 张宇航, 徐呈浩, 李春锦, 任芳萱. 基于卫星遥感的氮氧化物排放快速反演方法比较[J]. 地球科学进展, 2024, 39(3): 269-278.
[5] 张斌, 卫丹琪, 丁乙, 姜洪涛, 尹剑. 基于夜间灯光和土地利用的珠江流域城市碳排放估算及其时空动态特征研究[J]. 地球科学进展, 2024, 39(3): 317-328.
[6] 宋婉娟, 王力, 许时光, 黄妮, 牛铮. 深空DSCOVR对地观测研究进展与展望[J]. 地球科学进展, 2024, 39(12): 1211-1226.
[7] 王淑婷, 曹淑云, 占乐凡, 刘建华, 程雪梅. 矿物变形行为与滑移系的限定:EBSD取向差与迹线法[J]. 地球科学进展, 2024, 39(12): 1227-1242.
[8] 许健, 张卓, 饶兰兰, 王雅鹏, 闫欢欢, 胡斯勒图, 石崇, 刘嵩, 格根塔娜, 王文煜, 石恩涛, 姚舜, 朱军, 王咏梅, 董晓龙, 施建成. 对流层臭氧卫星遥感反演综述[J]. 地球科学进展, 2024, 39(1): 56-70.
[9] 段梦伟, 李如仁, 刘东, 蒋昕桐, 仇志强, 李柯妤. 河流水体悬浮泥沙遥感研究进展与展望[J]. 地球科学进展, 2023, 38(7): 675-687.
[10] 黄春林, 侯金亮, 李维德, 顾娟, 张莹, 韩伟孝, 王维真, 温小虎, 朱高峰. 深度学习融合遥感大数据的陆地水文数据同化:进展与关键科学问题[J]. 地球科学进展, 2023, 38(5): 441-452.
[11] 农子琪, 黄鹏宇, 徐寒列, 胡秀清, 闵敏. 夜间星载微光成像仪在大气、海洋和环境领域的应用研究进展[J]. 地球科学进展, 2023, 38(5): 533-550.
[12] 王耀杰, 仲雷, 陈明星, 袁仁民, 吴晓庆, 邱学兴, 葛楠, 程美琳, 栗培真. 基于Landsat 8 OLI/TIRS的合肥市人为热通量遥感估算研究[J]. 地球科学进展, 2022, 37(7): 756-770.
[13] 屈猛, 赵羲, 庞小平, 雷瑞波. 北极冰间水道区域的物理过程和遥感观测研究进展[J]. 地球科学进展, 2022, 37(4): 382-391.
[14] 李一民, 谭振宇, 杨辰, 何峰, 孟迪, 罗菊花, 段洪涛. 基于多源卫星的滇池藻华提取机器学习算法研究[J]. 地球科学进展, 2022, 37(11): 1141-1156.
[15] 王振峰, 蒋宗立, 刘时银, 马致远, 张震. 中帕米尔甘多冰川跃动遥感监测[J]. 地球科学进展, 2022, 37(11): 1181-1193.
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