基于粒子偏振特性的雾霾区分算法研究

摘要

雾、霾粒子的组成成分不同,雾滴具有大粒子特性,霾的成分复杂,小粒子居多.偏振观测对小粒子具有很强的敏感性,基于该特性利用矢量辐射传输模型(Vector linearized discrete ordinate radiative transfer,VLIDORT)计算雾粒子和霾粒子的偏振辐射特性,模拟结果经公式计算可得到雾、霾粒子的偏振反射率.模拟结果表明:在散射角125°-150°范围内,雾粒子和霾粒子的偏振反射率随散射角分布有明显不同的变化趋势.利用该偏振辐射特性结合雾霾粒子的辐射特性,基于2008年3月11日的多角度偏振成像观测的卫星载荷(Polarization and directionality of the earth’s reflectances, POLDER)数据对雾和霾进行区分.将区分结果与中分辨率成像光谱仪(Moderate-resolution imaging spectroradiometer, MODIS)图像及地面站观测资料进行对比,验证了算法的有效性.这对高分五号大气气溶胶多角度偏振探测仪(Directional polarimetric camera,DPC)遥感数据的应用具有重要的参考价值和科学意义.