回顾和总结了远红外高光谱大气遥感的理论基础，从大气吸收和冰晶粒子散射敏感性的角度介绍了远红外高光谱遥感冰云参数的优势。对远红外高光谱大气遥感仪器的发展脉络进行了梳理和总结，重点对相关仪器的参数及关键技术问题进行了讨论。概述了远红外高光谱冰云特性遥感的主要方法，展望了远红外高光谱技术未来在冰云探测中的应用潜力，并提出了研究思路与方案，以为后续远红外高光谱大气遥感技术研究提供一定的参考。

准确获取飞秒激光成丝横截面图像及其沉积能量空间分布信息，对于成丝动力机制研究和促进诸多基于光丝的实际大气应用发展具有重要意义。本文基于热传导方程和波动方程构成的光声信号前向仿真模型，理论模拟了利用环阵式光声层析系统接收飞秒激光在空气介质中成丝诱导产生超声脉冲信号的过程；然后，利用延迟叠加算法对飞秒激光大气传输成丝沉积能量横向分布图像进行了反向重建，并分析了测量系统中关键器件超声换能器的中心频率、带宽、表面尺寸和探测表面灵敏度等性能参数对光丝沉积能量分布图像重建结果的影响。结果表明，单丝诱导产生的声压脉冲信号频谱为单峰结构，而多丝声压脉冲信号频谱为多峰结构；相比于单丝图像重建，多丝图像重建受“孔径效应”影响更显著；换能器的性能参数对光丝图像的重建效果有显著的影响，换能器的带宽越大、表面直径越小，以及表面灵敏度系数越大，越有利于光丝沉积能量分布图像重建效果的提升。该研究结果可为真实大气条件下飞秒激光传输成丝沉积能量空间分布的实验测量提供一定的理论支撑。

为了实现对飞秒光丝内部空间结构特征的精细化描述，通过对光丝诱导形成超声信号的正向传播过程进行精细化模拟，然后采用通用反投影算法（UBP）、延迟叠加算法（DAS）和超优光声非负重构算法（SPANNER）等多种光声层析图像重建算法进行反向重建，理论验证了利用多元线性阵列探测的方式重建飞秒单丝和多丝轴向r-z截面图像的可行性。结果表明，当探测距离为3 mm时，单丝和多丝诱导形成的超声信号最大频率约为5 MHz；光声层析法能够较为准确地实现对单丝位置、r-z截面轮廓等信息的反演，但是不同图像重建算法重建效果差异较大。UBP重建算法对单丝的重建存在较为明显的伪影现象；DAS重建算法由于受到“有限孔径效应”的影响，高估了光丝的直径；SPANNER重建算法由于使用最优理论来改进非线性共轭梯度算子，实现了非负性和各向异性总变分正则化，可有效避免噪声干扰，因而对多丝图像的重建效果最好。该研究结果对于揭示光丝结构特征和促进基于光丝的大气应用研究具有一定的参考价值。

太赫兹波是理论上遥感卷云微物理参数的最佳波段，但星载太赫兹波被动遥感的结果易受到非卷云因素(地表反射率、大气廓线、中低层水云等)的影响.利用辐射传输模式分别模拟计算了地表反射率、大气廓线、中低层水云对大气层顶太赫兹辐射光谱的影响，并基于多重查找表法定量分析了这些因素的变化所造成的反演误差.结果表明：地表反射率对太赫兹辐射光谱的影响主要集中在300 GHz以下，对反演所选取的波段没有影响；实际大气廓线中水汽廓线和温度廓线的改变对反演结果产生影响，当温度廓线的变化在±2 K范围以内，或水汽廓线变化±20%时，对于粒子尺度大于50 μm、冰水路径大于10 g/m2的卷云，反演误差均保持在±20%以内；低云(云底高小于2 km)对所选通道的辐射没有影响，中云所产生的误差随着光学厚度和云底高度的增加而增大.

THz波的频段范围(0.1~10 THz)及其特性使THz波具有较高的空间分辨率及大气参数灵敏性, 同时THz辐射在地球辐射平衡中的重要作用决定了其在大气探测领域有重大的研究价值和广阔的应用前景。介绍了THz技术在大气探测领域的应用现状, 重点分析介绍了THz波遥感探测大气水汽廓线、温度廓线、卷云的微物理参数及大气微量气体成分的原理、特性及存在的问题, 最后对THz波大气探测技术的研究提出几点建议和展望, 并指出了当前THz波大气探测技术的研究前沿和研究热点。

降低红外高光谱观测数据中的噪声水平是提高温湿廓线反演精度和反演稳定性的重要环节。 采用主成分分析法降噪时, 最优主成分个数k的选择一般是根据统计和经验的方法确定。 统计的方法大都是根据累积方差百分比法, 通过人为设定累积贡献率阈值确定最优主成分个数, 使得该方法具有较大的主观性和随意性; 经验的方法则需要实时的等效噪声光谱（NESR）数据做标准化处理将非均匀噪声转化为高斯分布, 而实时的NESR数据在很多情况下不易获取。 针对上述问题, 提出了一种基于改进累积方差百分比的主成分降噪方法, 通过迭代计算选取不同主成分时重构光谱辐射与模拟光谱辐射的偏差来计算累积贡献率阈值, 根据阈值确定最优的主成分个数。 该方法解决了确定累积贡献率阈值主观随意性的问题, 并且不需要实时的NESR数据做标准化处理。 根据物理反演结果分析了数据的标准化对降噪的影响, 结果表明, 标准化对降噪效果的影响很小, 由标准化造成的k值计算误差对降噪效果的影响更大。 利用该方法对2011年4个季度中具有代表性的数据做降噪处理, 反演的温度廓线均方根误差相比于经验公式法在0.32～3 km高度上提高了约0.1 K, 与利用等效噪声光谱标准化后的降噪数据的反演结果精度相当。 在无法获取等效噪声光谱数据情况下, 该方法可以客观合理地对地基红外高光谱数据进行降噪。

利用地基红外高光谱辐射数据可以反演得到高时间分辨率的边界层大气温度廓线。 目前的AERIoe最优化反演算法相比于传统的“剥洋葱”算法有较大的改进, 且对初值的依赖程度较低。 但AERIoe算法中正则化算子的选择对反演结果的稳定性和反演时间有重要影响。 目前主要采用经验的方法选择正则化算子, 迭代步数较多, 耗费大量的计算时间。 提出了利用L曲线方法代替经验法选取正则化算子的改进方案, 以提高AERIoe方法的反演速度。 改进后的算法通过绘制解范数和残余范数的二维曲线图, 取其拐点作为最优的正则化参数, 相比于传统的经验法有着更好的理论基础。 采用2011年美国大气辐射测量计划中SGP站点的晴空大气红外辐射数据进行反演实验。 结果表明, 利用该方法得到的反演结果具有很好的稳定性、 收敛性和精度。 相比于经验的方法, 利用L曲线方法获得的正则化算子反演温度廓线时的收敛速度更快, 迭代步数较少, 可以节约大量的计算时间; 在反演精度方面, L曲线方法在边界层中上层的反演精度更高, 1～3 km高度上温度廓线的RMSE值提高了大约0.2 K。

随着对气候变化、环境监测、大气遥感等领域研究的深入,大气辐射传输研究的重要性日益凸显,往往需要进行辐射传输模拟,计算大气透过率、光谱辐亮度 等参数,进行部分气象要素的反演等,因此亟需发展快速精确、普遍适用的辐射传输模式。主要介绍了一种高度模块化、广泛适用的辐射传输 模式-ARTS(the atmospheric radiative transfer simulator),介绍了模式的研制背景、主要功能、计算流程、应用领域等,并给出了部分模拟 实例的结果。目前,该辐射传输模式已成功应用于Odin/SMR、MASTER与SOPRANO等探测器的正向模拟与反演系统。

THz波在电磁波谱中位于微波至红外波段的过渡区域, 其特性在空间研究及应用领域具有独特的优势, THz频段的大气遥感仪器可以为探测地球大气信息提供全新的视角, 在大气科学领域展现出良好的应用前景。介绍了THz技术在大气探测领域的主要应用, 综述了国内外THz频段的大气观测仪器的研究现状, 通过各仪器关键指标参数的对比分析, 总结了THz大气观测仪器的发展趋势及发展前景, 并提出了发展THz大气遥感技术的建议。