云通过辐射过程对地气系统的辐射收支起着特别显著的调节作用,是影响天气、气候变化的重要因子。由于云—辐射之间存在复杂的反馈机制,而人们对这种机制的认识还远远不够,因此在目前的大气环流和气候数值模式中,对云及其辐射特性的参数化描述存在很大的不确定性。解决这个问题需要从理论和观测的角度进一步加深对云及其辐射特性的研究。由于卫星探测手段具有时空分辨率高等优越性,利用卫星遥感云参数已经成为人们加深对云特性的认识,从而能够改进大气模式中对云的描述的最主要途径。 迄今为止,利用卫星遥感反演云特性参数的研究已广泛开展。云特性参数产品的精度如何?是否满足天气和气候预测的需求?这些问题已成为广受关注的一个焦点问题. 目前绝大多数云特性参数的反演技术都建立在平面平行理论和独立像元近似假定的基础上,这种处理方法忽略了像元之间水平方向的光子传输,因此在水平非均匀云场的情况下会引起辐射量的计算偏差。由此引起的云参数反演误差问题已经被一些研究工作所关注,但就目前而言,人们对这个问题的认识程度还不足以给出一个清晰的定论。 本文的研究目的就是深入探讨云的水平非均匀结构对太阳辐射波段云光学厚度等云参数反演结果的影响,并对由平面平行算法(或独立像元近似)引起的反演误差进行定量描述。我们通过对随机云模式生成的具有不同水平分布特征的系列云场进行三维和一维辐射传输计算,考察了三维和一维算法的反射率计算偏差,并在此基础上对平面平行算法引起的云光学厚度反演误差进行了定量描述。 论文结果表明:云光学厚度的局地标准偏差是云场局地水平非均匀性的一个很好的表征,它与像元尺度上由IPA引起的反射率计算偏差显示出一定的对应关系。太阳天顶角为10°时,与实际的光学厚度场相比,光学厚度的反演值存在对高值的“平滑”效应;当太阳天顶角为60°时,与实际的光学厚度场相比,光学厚度的反演值在具有不同反射率高值点分布特征的云场中分别表现出“平滑”和“粗糙”的效应。