为定量评估非球形气溶胶对偏振辐射传输的影响, 基于T矩阵模型及自主开发的矢量辐射传输模式MACAR_VSPART, 讨论了漫射光辐亮度及偏振辐亮度对粒子形状的敏感性, 分析了气溶胶球形假设造成的漫射光模拟偏差.结果表明, 不同方向漫射光的辐亮度及偏振辐亮度对形状的敏感性不一致, 且其形状敏感强度的空间分布呈现特定的特征, 该特征可为气溶胶遥感过程中有效观测数据的选取提供依据.等效球形假设可造成较大的漫射光模拟偏差, 其中偏振辐亮度尤为显著; 天顶上行漫射光对粒子形状的敏感性远强于地面下行漫射光.

为了解气溶胶空间非均匀性对近红外辐射传输过程的影响, 构造了典型非均匀气溶胶场, 采用辐射传输模式球谐离散坐标法(SHDOM)模拟了对应情形下的漫射光强、偏振特性以及辐射通量密度, 定量分析了将非均匀气溶胶场等效为均匀场造成的模拟误差。研究结果表明, 气溶胶非均匀场对辐射传输过程影响显著, 且它对漫射光偏振辐亮度的影响大于它对辐亮度的影响, 其中气溶胶空间非均匀性造成的辐亮度及偏振辐亮度模拟误差分别可达9.8%和80%。气溶胶水平非均匀性主要影响漫射光辐亮度及偏振辐亮度模拟误差的空间分布特征, 垂直不均匀性基本不改变漫射光模拟误差的空间分布特征, 但它对辐射传输过程的影响明显大于水平不均匀性。随着气溶胶浓度的增加, 气溶胶非均匀性造成的模拟误差整体降低。从量级上, 气溶胶空间非均匀性对辐射通量密度的影响明显弱于漫射光辐亮度和偏振辐亮度, 多数情形下, 其模拟误差小于5%, 且该误差随高度的变化呈特定分布特征。可为平面平行大气辐射传输模式适用范围的确定, 气溶胶空间非均匀性导致的遥感误差的评估提供一定参考。

为定量分析大气折射对辐射传输的影响，建立了矢量辐射传输模型(VSPART)，讨论了大气折射对漫射光Stokes矢量及辐射通量密度的影响。在模型中，采用射线追踪法实现了大气折射过程的参数化，基于矩阵算法实现了辐射传输方程的求解；将VSPART模拟结果与文献值及SPDISORT、DISORT、RT3/PolRadtran和MYSTIC的模拟结果进行了对比，验证了模型间的一致性；在纯瑞利散射大气及含气溶胶大气条件下，分析了大气折射对地面下行辐射和天顶上行辐射漫射光Stokes矢量的影响，讨论了大气折射效应随太阳天顶角的变化。结果表明，太阳天顶角为86°时，在瑞利散射条件下，由大气折射造成的漫射光（波长0.35 μm）I、Q和U分量的相对偏差可达9.2%、10.2%和11.3%，辐射通量密度的相对偏差可达5.3%。对于地面下行辐射，大气折射的影响总体随天顶角增大而增强，天顶上行辐射则反之。大气折射对地面下行漫射辐射的影响强于天顶上行辐射。随着气溶胶光学厚度的增加，大气折射效应显著增强；煤烟气溶胶条件下，大气折射的影响强于矿质型及海盐型气溶胶情形。当太阳天顶角大于70°时，大气折射的影响迅速增强，此时有必要在辐射传输模拟过程中考虑大气折射效应。

为了研究多次散射效应下偏振光在含矿物质粒子海水中的传输特性，建立了一种基于蒙特卡罗法的矢量辐射传输模型.验证了模型准确性，并利用该模型研究了矿物质粒子复折射率、粒子群平均半径和入射光偏振状态对传输特性的影响.模拟仿真结果表明，不同类型矿物质粒子中，较小复折射率实部的粒子，传输特性对复折射率实部变化的敏感性较大；较大复折射率实部的粒子，传输特性对复折射率实部变化敏感性较小.粒子复折射率的虚部是影响光波传输特性的另一重要因素，粒子的吸收性越大，其传输效果越差.随着海水矿物质粒子群平均半径变大，光波透射率降低，反射率增大.圆偏振光与自然光在含矿物质粒子海水中的传输特性相对接近，在海水中，透射率最高的是垂直偏振光，最差的是圆偏振光；反射率最大的是自然光，最小的是水平偏振光.其中水平偏振光传输特性受入射光入射角影响较大.