大气气溶胶尺度信息的卫星遥感反演：进展、挑战与展望

晏星1，陈嘉懿1，王桥1，陈子悦1，赵传峰2（1北京师范大学地理科学学部卫星应用前沿交叉研究院；2北京大学物理学院大气与海洋科学系）

摘要：大气气溶胶粒径结构直接决定其对辐射收支、云-降水过程与健康风险的影响。基于粒径尺度分离的卫星遥感反演能够更有效地揭示气溶胶来源与成分差异，已成为定量认识气溶胶环境效应的重要途径。本文系统评述气溶胶粒径尺度信息卫星遥感反演的应用进展：从单角度成像到多角度观测，再到偏振敏感载荷，逐一比较不同传感器在气溶胶粗、细模态识别中的信息增益与局限；在方法演进方面，系统梳理以辐射传输模型和查找表（LUT）为代表的物理遥感反演方法，向机器学习及物理-机器学习融合框架的发展过程，并讨论其在精度与可解释性方面的权衡。面向未来，物理约束的机器学习是提升稳健性与可推广性的可行方向：在输入端引入观测几何与辐射先验，在训练阶段嵌入可微辐射传输与能量守恒约束，并融合角-谱偏振信息来增强对粒径与形态的敏感性。该思路有望实现对粗、细模态气溶胶光学厚度的高精度、具备物理可解释性的遥感反演，为气候模式约束、跨境污染监测与健康风险评估提供更可靠的数据基础。

关键词：气溶胶光学厚度；细模态；粗模态；多角度卫星；偏振卫星；机器学习