近期，中國科學(xué)院合肥物質(zhì)院安光所光學(xué)遙感研究中心遙感信息表征團隊，對多角度偏振載荷的數據在水云粒子譜反演方面的應用，進(jìn)行了探索研究。相關(guān)研究成果以《利用衛星多角度偏振觀(guān)測反演水云滴譜分布策略?xún)?yōu)化研究：信息量方法》為題發(fā)表在國際著(zhù)名光學(xué)期刊Optics Express上。

多角度偏振遙感可為全球云屬性和空間分布研究提供重要手段。然而，目前尚缺乏多角度偏振信息如何助力于降低云參量反演不確定性方面的研究。同時(shí)，大氣輻射傳輸過(guò)程中氣溶膠，地表乃至水云粒子本身的譜分布變化均會(huì )對反演造成影響。多方面的不確定性使得算法的誤差分析存在較大的不確定性，因此建立統一的儀器觀(guān)測設置和反演方法的評價(jià)指標至關(guān)重要。

研究人員基于貝葉斯和大氣輻射傳輸理論，使用了信號自由度作為評價(jià)指標，分析了多角度偏振觀(guān)測信息中云有效半徑和有效方差反演的信息量狀況。同時(shí)，從大氣輻射傳輸中太陽(yáng)入射、被云粒子散射、直至被傳感器接收過(guò)程，討論不同傳感器觀(guān)測配置、云粒子特性、氣溶膠和下墊面等因素對水云粒子譜分布反演的影響。

結果顯示在水云“虹”區中添加多角度偏振觀(guān)測信息后，水云粒子譜分布的信息含量提高了48%；云滴的濃度對反演影響較大，且粒子譜分布本身的變化對信息量的影響是非線(xiàn)性的，不同譜分布的云滴混合對信息量有顯著(zhù)的負面影響；在氣溶膠光學(xué)厚度小于0.5且云光學(xué)厚度大于5的情況下，氣溶膠和地表對反演的影響可以被忽略。該研究結論可為新一代多角度偏振觀(guān)測儀器設計和相關(guān)云參量反演算法改進(jìn)提供依據。

博士研究生余海嘯為論文第一作者，孫曉兵研究員和提汝芳助理研究員為論文通訊作者。

文章鏈接: https://doi.org/10.1364/OE.518266

圖1. 有效半徑和有效粒子方差作為狀態(tài)向量時(shí)偏振交火載荷單波段強度觀(guān)測中信息量的半球空間分布情況

圖2. 有效半徑和有效粒子方差作為狀態(tài)向量時(shí)偏振交火載荷單波段偏振觀(guān)測中信息量的半球空間分布情況