为提高海洋气溶胶的反演精度, 定量研究了气溶胶在可见近红外波段的多光谱偏振辐射特性。 首先建立了合理的海洋气溶胶及海面模型, 基于逐次散射法准确模拟了光在气溶胶中及大气—海洋交界面处的矢量辐射传输过程, 接着从光谱角度定量分析了典型波段处的反射率和偏振反射率, 在此基础上提出了海洋气溶胶偏振辐射的光谱分布模型, 并用卫星数据对模型进行验证, 最后研究了气溶胶光学厚度、 观测角度、 海水叶绿素a浓度和海面风速对气溶胶多光谱偏振辐射的影响。 研究表明, 在可见近红外波段不考虑大气吸收和耀斑效应时, 气溶胶偏振辐射的光谱变化符合幂函数模型; 在不同波段处, 海洋气溶胶的偏振辐射受海水叶绿素a浓度和海面风速的影响不同; 海洋气溶胶的多光谱偏振辐射信息有效体现了气溶胶的自身特性, 且与反射率相比, 偏振反射率随各因素的变化存在更明显的谱段差异性。 因此, 可以运用气溶胶的多光谱偏振信息反演海洋气溶胶参数, 多光谱探测的加入对提高气溶胶反演精度具有重要意义。

基于矢量辐射传输理论，利用矩阵算法研究了海洋-大气耦合系统中，海雾气溶胶对太阳光的偏振散射特性。整个大气层垂直方向分为若干平面平行层，考虑了大气分子、云层以及气溶胶的垂直分布；海洋表面按照风驱随机粗糙海面进行了分析，考虑了海洋波斜率分布和遮蔽效应；海洋体也由若干平面平行层构成，考虑了海水以及叶绿素的吸收和散射影响。大气和海洋体每层的反射矩阵和透射矩阵以及源函数由离散坐标方法计算，整个海-气系统的散射特性由矩阵方法通过耦合层与层之间相互辐射得到。研究了整个海-气系统反射的太阳辐射以及偏振度对太阳光的波长、入射天顶角、观测角度、海洋表面风速、云和气溶胶的光学厚度，以及气体吸收等的敏感性。计算结果表明，多波长多角度偏振度信息随海洋表面和大气环境变化敏感，可以结合辐射强度和偏振度对海洋背景下气溶胶特性进行遥感反演。

海洋气溶胶是对流层气溶胶的重要组成部分, 对全球的辐射收支平衡及气侯变化均有重要的影响。 评价气溶胶的直接与间接辐射效应需要对气溶胶的性质进行深入的研究。 多角度偏振为气溶胶光学物理性质研究提供了新的方法。 在对可见光550 nm和近红外860 nm波段处海洋气溶胶的光学性质的研究基础上, 采用矢量辐射传输模型模拟了TOA（top of atmosphere）反射率和偏振反射率与下垫面性质、 观测方位角、 气溶胶光学厚度之间的敏感性。 模拟结果表明, 海洋型气溶胶的多角度偏振信息可以有效地体现气溶胶的光学性质, 可以利用多角度偏振遥感信息进行海洋气溶胶的反演, 为利用多角度偏振遥感数据进行海洋气溶胶提供了理论基础。