云底高度是地气系统辐射收支以及飞行安全的重要影响因素。介绍了利用FY-4A卫星的数据产品反演云底高度的方法，设计了两种云底高度反演方案：第一种方案先将云划分为卷云（Ci）、高层云（As）、高积云（Ac）、层云/层积云（St/Sc）、积云（Cu）、雨层云（Ns）、深对流云（Dc）和多层云（Multi）等8种云类型，再分别采用独立的集成学习模型反演这8类云的云底高度；第二种方案不区分云的类型，采用统一的集成学习模型反演云底高度。将CloudSat探测的云底高度作为参考值，以129515个样本对两种方案进行评估，结果表明方案一的反演模型效果更好，均方根误差（RMSE）为1304.7 m，平均绝对误差（MAE）为898.4 m，相关系数（R）为0.9214。

随着光电技术的发展,低照度条件下的微光成像及其应用成为近年来的研究热点之一。对于定量遥感的气象海洋环境卫星,微光成像仪辐射定标与资料应用的研究也受到普遍的关注。以目前国际上最具代表性的微光成像仪载荷VIIRS/DNB为例,系统阐述了夜间不同月相条件下传感器绝对辐射定标与气象海洋环境资料应用等技术问题的研究进展,以期为相关科学研究和实际工程应用提供有用信息。

基于2017年8月至10月FY-4A的云顶高度、云光学性质等上游产品和A-Train系列卫星星载毫米波雷达和激光雷达主动探测的云底高度资料, 利用随机森林算法建模, 提出了FY-4A对最上层云云底高度的估计算法, 并用2017年11月独立样本对算法进行了检验与评估.结果表明, 该算法可以有效实现对最上层云云底高度的估计, 与星载主动探测结果相比, 平均绝对偏差为1.29 km, 相关系数为0.80.对单层云的估计结果相对较好, 而多层云存在时云底高度的估计结果一般偏小.

NPP(National Polar-orbiting Parternership)卫星于2011年10月28日发射升空,其上搭载的VIIRS(Visible Infrared Imaging Radiometer Suite)传感器包含DNB(Day Night Band)波段,该波段采用三增益设置,可在白天、晨昏甚至夜间实现地球观测.其中,在夜间月光条件下,主要采用高增益,定标实现较为困难.以此为目的,首次提出了基于深对流云的夜间微光传感器替代定标方法.将月亮辐射模型引入到SCIATRAN中,实现了全天候的辐射传输计算,并利用该改进的辐射传输模式,通过确定深对流云光学属性、地表特性及大气廓线等的参考值,对接收大气层顶反射辐射进行敏感性试验,分析得到主要影响因子为云光学厚度COT(Cloud Optical Thickness)与有效粒子半径Re(Effective Radius),且利用固定参考值得到最大模拟误差小于5%.为了检验该替代方法的可行性,通过改进的辐射传输模式,对2012年08月~2013年01月共6个月夜间DNB数据所确定的深对流云替代目标像素进行辐射传输模拟,结果表明基于深对流云的替代定标方法效果较好,基于日变化的辐射不确定度在±10%之内,可实现对DNB夜间高增益阶段的直接辐射定标.

根据三线阵立体测绘原理，给出了探测云顶高的三线阵卫星影像模拟方法.提出了改进的SIFT匹配算法，并利用该算法结合前方交会法，获得云顶高度信息.通过实验验证了三线阵卫星影像模拟的正确性，探索了一种获取夜间低照度条件下云顶高参数的新途径.最后，针对测高误差来源，详细分析了三线阵立体探测云顶高的测高误差，并针对云移动给出了一种误差纠正方法.

云顶高度信息的确定对于大气物理及气候研究具有重要意义，立体观测法是探测云顶高的有效方法之一.依据立体观测法探测云顶高的几种观测模式及其测高原理，建立了单星模式探测云顶高的误差分析模型，并给出了具体的云顶测高误差公式.通过模拟卫星参数，分析了单星不同观测模式下的云顶测高误差.仿真结果表明，三线阵探测器观测模式在立体法探测云顶高度方面具有较大的优越性.