随着城市化进程不断加快, 地表温度升高引起的城市病日益严重。为深入认识滨海城市地表温度的影响因素, 进而为改善人居环境和生态健康提供科学数据支撑, 采用单窗算法反演了大连市内甘井子区、西岗区、沙河口区和中山区四区地表温度, 并综合运用多尺度地理加权回归模型 (Multiscale-GWR) 结合归一化建筑指数 (NDBI)、归一化植被指数 (NDVI)、改进的归一化水体指数 (MNDWI) 和归一化裸土指数 (NDBAI), 探究了地表温度与下垫面指数空间异质性关系。研究结果表明: (1) 大连市内四区的地表温度呈现由东向西递减的分布态势, 中山区、沙河口区和西岗区的北部地表温度较南部高, 甘井子区西南部地表温度较其他区域低。(2) 大连市内四区地表温度与下垫面指数关系基本上不存在全局效应, 空间异质性很强, Multiscale-GWR 模型可以较好地拟合下垫面指数与地表温度相关关系。(3) 从相关系数来看, 下垫面指数对地表温度的影响作用力表现为: NDBAI > NDVI > MNDWI > NDBI, NDBAI、NDVI 和 MNDWI 指数总体上呈现负相关效应, NDBI 总体上呈现正相关效应。

为了探究沙尘污染过程中高时空分辨率的结构特征, 利用相干多普勒测风激光雷达、地面观测站、中分辨率成像光谱仪, 结合卫星气溶胶光学厚度数据产品、欧洲中期天气预报中心第5代再分析资料（ERA5）以及混合单粒子拉格朗日积分轨道（HYSPLIT）后向轨迹模式, 分析了2019-10-27~2019-10-28内蒙古自治区锡林郭勒盟一次典型的沙尘天气过程。结果表明, 此次沙尘是受高空冷涡、蒙古气旋的共同影响, 配合冷锋在高温时段过境沙源地, 热力叠加动力条件有利于沙尘随西风扩散; 沙尘来临前后, 地表气温变化明显;卫星产品、HYSPLIT模式结合雷达风廓线可以更准确地确定沙尘来源, 激光雷达反演的气溶胶消光系数可反映边界层大气中气溶胶的变化情况;2019-10-28T02:00地面PM10的质量浓度达到最大值268μg/m3, 消光系数超过30km-1, 达到最大值, 雷达反演数据在时间上会有延迟; 城市下垫面使得沙尘污染快速减弱, 雷达所在的草地下垫面容易受垂直风切变影响产生持续性污染。该研究对应用相干多普勒测风激光雷达、认识沙尘的污染过程以及传输特性很有帮助。

光束漂移和光斑扩展是激光在大气湍流中传输时的两个重要效应。利用CCD成像技术在烟台地区近海面、沙滩和公路三种下垫面环境进行了准直高斯光束传输实验，测量了光束漂移、光斑扩展和大气折射率结构常数等实验数据，在此基础上分析了不同下垫面环境下光束漂移和光斑扩展特性。结果表明：当大气折射率结构常数变化较小时，近海环境下光斑扩展和光束漂移的起伏幅度是三种下垫面环境中最大的，分别为0~1.5 cm和0~0.6 cm。沙滩环境下光斑扩展的实际测量值与理论预测值的相对误差最小，均在10%之内。公路环境下大气折射率结构常数较近海环境和沙滩环境高一个数量级，光束漂移和光斑扩展的变化趋势均与大气折射率结构常数的变化趋势一致。

准确获取气溶胶光学厚度对于气候变化研究和大气环境监测具有重要意义,卫星反演气溶胶光学厚度的产品较多,开展不同气溶胶光学厚度产品间 的对比研究,可为用户选择适合的气溶胶光学厚度产品提供重要依据。应用地基气溶胶观测网AERONET提供的气溶胶光学厚度数据,分析了MODIS气 溶胶产品对中国区域四种典型下垫面的适用性。通过对比发现：在中国区域,城郊、森林、湖泊下垫面气溶胶光学厚度反演算法中第六版本最优, 城市下垫面气溶胶光学厚度反演算法中第五版本最好。研究结论可为中国区域的MODIS气溶胶产品选择提供参考。

对760nm附近的氧气吸收带, 选用植被、枯萎植被、人工地物、沙地和雪地五种典型地表类型, 基于模拟数据进行非同步替代光谱定标方法的误差分析, 比较不同地表类型得到的光谱定标准确度, 为高光谱成像仪的非同步替代光谱定标提供定标图像选择策略.结果表明: 运用两种光谱匹配方法——光谱角度匹配和欧氏距离法得到的定标误差基本一致；730-800 nm的地表反射率曲线标准差在0.05 nm以内时, 定标误差集中在±0.5 nm范围内；人工地物类型中个别地物如橄榄绿光泽涂料和植被大面积覆盖的图像数据不适合用于非同步替代光谱定标.

与温度脉动仪测量结果对比验证了大气相干长度仪测量结果的可靠性,分析了两种仪器测量结 果存在的差异及原因。对比大气相干长度仪测量的博贺海面、海边及合肥水平大气相干长度得 出如下结论:全天海面水平大气相干长度最大,海边次之,合肥最小；合肥水平大气相干长度 具有典型的日变化特征,清晨、傍晚转换时刻变化范围约4?10 cm、4?15 cm;海边 水平大气相干长度清晨转换时刻变化范围约8?15 cm,特征与合肥相似,傍晚转换时刻后 保持在12 cm左右;海面水平大气相干长度清晨转换时刻变化范围约9?12 cm,傍晚转换 时刻约从15 cm迅速增至50 cm并保持2 h后迅速减至28 cm。结合不同下垫面的特点、天气状况 及海陆风转换造成的影响,对上述实验结果进行了初步分析。

边界层作为地面与自由大气的过渡带对人类活动影响很大。边界层湍流结构尤其是夹卷层的湍流特征，是边界层研究的一个重要方面，这对于加深对边界层的认识以及研究边界层参数化具有十分重要的意义。由于边界层上部位置较高，难以进行精细结构观测。在室内对流水槽(150 cm×150 cm×60 cm)中模拟了大气对流边界层的发生发展。将准直光通过模拟对流边界层得到光斑图像数据。利用改进协方差法对光斑图像进行功率谱分析，找出功率谱密度最大值所对应的频率即峰值频率，峰值频率对应的波长为涡的特征尺度。研究结果表明，在混合层，峰值波长较小，说明此处混合比较均匀，小尺度结构占主导地位。而夹卷层的峰值波长较大。夹卷层的平均峰值波长与对流Richardson数存在一定的关系，这种关系受下垫面类型以及对流状况的双重影响。

利用对流水槽,通过在底面设置马赛克状隔热覆盖物,模拟热力非均匀下垫面对流边界层的发生发展。在对流边界 层发展的同时,利用温度廓线测量仪器分别测量不同下垫面的温度廓线,获取不同时刻温度场的数据,由此计算 了热通量廓线。结果表明,非均匀下垫面对流边界层的归一化热通量随高度表现出非线性特征,即具有上凸和 下凹的特征。上凸和下凹特征随时间出现振荡,这明显不同于均匀下垫面的情形。从热通量等值线图上可以看 出,总体平均的热通量廓线振荡较小,局地热通量廓线振荡较大,而且下垫面未覆盖区域的热通量廓线比覆盖区 域振荡的频率更高、振幅更大。这表明,非均匀下垫面条件下的对流边界层和均匀下垫面条件下的对流边界层 的湍流结构有很大的不同。热力非均匀下垫面湍流特征呈现出一些均匀下垫面所没有的物理特性。在均匀下 垫面得到的边界层的参数化规律不能简单地用于热力非均匀下垫面的对流边界层发展过程。水槽模拟的结果 可以为数值模拟和野外观测提供有益的参考。

在研究正交子空间投影算法基础上,将此算法用于卫星影像下垫面分类的优化通道选择.通过分析目标谱分布,并运用MODTRAN模拟计算背景程辐射和整层大气透过率,得到对应不同目标的权函数.根据权函数谱分布以及最佳指数函数(OIF)并结合卫星通道用途,最终得到用于下垫面分类的卫星优化通道选择结果.通过对选择的通道进行合成,发现此算法用于下垫面分类具有较好的效果.

Sky radiance might be influenced by the multiple reflectance between the earth's albedo surface and the atmosphere. Based on the Lambert's law and the radiative transfer equation (RTE), a model is developed to calculate the additional sky radiance at wavelengths of 0.4-3 microns due to the reflectance contribution of the underlying surface. The iterative method is used to calculate sky radiance without the reflectance from underlying surface. The hybrid modified delta-Eddington approximation is used to compute the atmospheric reflection of the radiation from the earth's surface. An interaction factor is introduced to deal with the multiple reflectance between the atmosphere and the underlying surface. The sky radiance increment is evaluated for some different albedos of the earth's surface. The results show that the sky radiance increment rises rapidly while viewing zenith angle is near to 90 deg., and the larger the albedo of the earth's surface is, the more obvious this effect appears.