近日，中国科学院空天信息创新研究院遥感卫星应用国家工程实验室李正强研究员团队关于卫星多角度偏振数据的细模态气溶胶反演研究取得进展。研究成果《一种改进的基于偏振卫星数据高分辨率细模态气溶胶反演算法：POLDER-3的应用与验证（An improved algorithm for retrieving high resolution fine-mode aerosol based on polarized satellite data: Application and validation for POLDER-3）》在遥感领域顶级SCI学术期刊《Remote Sensing of Environment》(IF=8.218)上发表。

细模态气溶胶主要源自人为排放，对于地球辐射平衡、全球气候变化以及人类健康影响评估等方面具有重要影响。多角度偏振数据在细模态气溶胶反演方面具有较大的技术优势，但是在反演过程中关于地表偏振反射率的准确估计一直是关键性技术难题。传统地表偏振反射率的估算方法是利用半经验统计的地表偏振反射率二向性分布函数（BPDF），目前已经发展了多种模型，但仍没有一种模型能够高精度的适用于所有地表，在某些地表类型上还存在着估算误差大的缺点。

科研人员提出了一种新的细模态气溶胶参数反演算法（Spectral Neutrality of Surface Polarized Reflectance，简称SNOSPR）。相较于传统方法，新方法利用地表偏振反射率基本不随波长变化的特性，不依赖于地表BPDF模型，实现了高精度细模态气溶胶光学厚度（AODf）的反演，该方法还能实现AE指数和地表偏振反射率（SPR）的同时反演。研究从地表偏振反射率不随波段变化特性、多角度数据的使用等方面，进行了算法不确定性分析。针对法国POLDER-3卫星数据进行反演，并与地基AEROENT的长时间序列结果进行对比验证，结果表明该方法在地表适用性、精度和空间分辨率等方面均优于官方产品。

研究人员还将SNOSPR算法应用于我国高分五号卫星的多角度偏振传感器（DPC），获取了高空间分辨率（3.3 km）的气溶胶参数产品，验证效果良好，代表了国产DPC传感器数据应用的进展。

该研究得到了国家杰出青年基金项目、国家自然科学基金的支持。

图1. 月均AODf（865 nm）结果对比，（a）POLDER官方产品L2_LGC，空间分辨率18 km，（b）SNOSPR算法反演结果，空间分辨率6 km，（c）为两者的差异

图2. 典型案例AODf（865 nm）结果对比（2011年11月15日），(a) 真彩色图, (b) 本研究AODf反演结果, (c) POLDER官方产品L2_LGC

图3. SNOSPR算法应用于我国高分五号卫星DPC传感器数据反演的AODf结果（2018年11月24日-30日）
 

论文链接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0034425720302649

论文信息：

Ge, B.; Mei, X.; Li, Z.; Hou, W.; Xie, Y.; Zhang, Y.; Xu, H.; Li, K., Wei, Y. An improved algorithm for retrieving high resolution fine-mode aerosol based on polarized satellite data: Application and validation for POLDER-3. Remote Sensing of Environment. 2020, 247,11894