地球科学进展 doi: 10.11867/j.issn.1001-8166.2025.098

   

红外高光谱被动遥感气溶胶研究现状及进展
胡帅1,2,赵嘉琦1,2,刘磊1,2,党蕊君1,肖瑶1,2,何钰龙1,2   
  1. (1. 国防科技大学 气象海洋学院,湖南 长沙 410000;2. 中国气象局高影响天气(专项)重点开放实验室,湖南 长沙 410000)
  • 基金资助:
    国家自然科学基金项目(编号:42175154);湖南省杰出青年基金项目(编号:2024JJ2058)资助.

Current Status and Progress of the Infrared Hyperspectral Passive Remote Sensing of Atmospheric Aerosol

HU Shuai1,2, ZHAO Jiaqi1,2*, LIU Lei1,2, DANG Ruijun1,XIAO Yao1,2, HE Yulon1,2   

  1. (1. School of Meteorology and Oceanography, National University of Defense Technology, Changsha 410000, China; 2. Key Laboratory of High Impact Weather (special), China Meteorological Administration, Changsha 410000, China)
  • About author:HU Shuai, research areas include atmospheric radiation and remote sensing. E-mail: hushuai2012@nudt.edu.cn
  • Supported by:
    Project supported by the National Science Foundation of China (Grant No. 42175154); The Science Foundation of Hunan Province (Grant No. 2024JJ2058).
气溶胶是影响地气系统能量收支及大气环境变化的关键因子之一,其光学参数的高精度反演一直是大气环境遥感领域的热点之一。气溶胶光学被动遥感主要利用其在可见光/近红外波段的散射效应,但该方式大多需要借助太阳散射辐射作为辐射源,在夜间及高纬度冬季(极夜)无法适用。红外高光谱遥感技术可解析气溶胶独特的光谱吸收与散射指纹特征,也是实现气溶胶遥感的手段之一,为传统可见光/近红外反演遥感提供了有力补充。系统阐述了红外高光谱反演气溶胶微物理参数的基本原理,重点从物理机理与探测仪器、辐射传输模型和反演算法等方面的关键技术进行综述。尤其是对已有红外高光谱辐射计的关键参数、红外高光谱正向辐射传输模型的特点和不同类型反演方法的优缺点进行了探讨分析。基于此,进一步展望了未来研究的发展方向,提出在应重点发展高精度、高效率的辐射传输正演模型,深度挖掘红外高光谱数据中的丰富信息以改进反演算法,并积极发展多平台协同探测技术。
Abstract: Aerosols are one of the key factors influencing the energy balance of the Earth-atmosphere system and atmospheric environmental changes. High-precision inversion of their optical parameters has long been a hot topic in atmospheric environmental remote sensing. Passive remote sensing of aerosol optics primarily utilizes their scattering effects in the visible/near-infrared wavelength bands. However, this approach typically relies on solar scattered radiation as the radiation source, rendering it inapplicable at night and during highlatitude winters (polar nights). Infrared hyperspectral remote sensing technology can resolve the unique spectral absorption and scattering fingerprint characteristics of aerosols, serving as another means to achieve aerosol remote sensing and providing a powerful supplement to traditional visible/near-infrared inversion techniques. This paper systematically elaborates on the fundamental principles of infrared hyperspectral inversion for aerosol microphysical parameters, focusing on key technologies such as physical mechanisms and detection instruments, radiative transfer models, and inversion algorithms. Particular emphasis is placed on discussing the key parameters of existing hyperspectral radiometers, the characteristics of hyperspectral forward radiative transfer models, and the advantages and disadvantages of different inversion methods. Based on this, the paper further outlines future research directions, proposing a focus on developing high-precision, high-efficiency forward radiative transfer models, deeply mining the rich information within hyperspectral data to improve inversion algorithms, and actively advancing multi-platform collaborative detection technologies.

中图分类号: 

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