云的光学厚度与有效粒子半径是云光学属性参数化方案中的重要参数。空基及地基反演是目前获得这两个参数的主要手段,但对现行反演方法的验证及完善依然有大量的工作要做。本文以提高对卫星反演云光学厚度及有效粒子半径产品的理论认识为出发点,发展了一种地基反演方法,探讨了云的非均匀性的对反演结果的影响,主要研究结果如下:1.提出了一种利用地基观测的透射太阳辐射反演层状云光学厚度及有效粒子半径的方法。通过原理分析和详细的数值模拟对该方法的可行性进行了讨论,并给出了反演流程,进行了误差分析。数值模拟采用了与MODIS遥感云原理相同的波长组合(0.75μm和2.13μm ),结果表明,当水云尺度化光学厚度τ0’ .75>1,且re >5μm时,利用0.75μm和2.13μm的太阳透射值可以反演出该云的光学厚度及有效粒子半径。对于光学较薄的云,由于透射的2.13μm辐射值对于有效粒子半径敏感性变差,该方法不再适用。随着光学厚度的增大,τ0’ .75和re的反演误差均单调减小,当τ’ 0 .75≥2以后,τ0’ .75和re的误差分别下降到10%和20%以下。结合0.75μm和1.65μm的太阳透射值也可以反演水云的光学厚度和有效粒子半径。2.同时研究云的非均匀性对反演云光学厚度及有效粒子半径的影响。我们选用为I3RC所采用的由LES模式给出的具有明确物理属性的两个高分辨率三维云场-积云场与层积云场,利用SHDOM三维辐射传输模式来模拟卫星观测的辐射值,并采用MODIS算法进行反演,同时研究了在高分辨云场及中低分辨率云场(由尺度平均获得)下,云的非均匀性对反演云光学厚度及有效粒子半径的影响,并得到了云的非均匀性会造成的双向反射率异常,反演结果中光学厚度与有效粒子半径的负相关关系,高估或低估现象是成“簇”出现的等结论。3.提出了新的确定三维云场各格点真实有效粒子半径及对云场进行尺度平均的方法。我们提出了一种以光学厚度为权重来确定云场的“真实”有效粒子半径的方法。这种处理方式比以往研究中将云场中的有效粒子半径设为单一值的方法更为合理,在定量研究方面较以往工作更有价值。另外,我们还提出了一种对高分辨率云场的辐射值进行不同尺度平均的方法(浮动方框,drifting box),保证了参与反演的区域均为有云点。4.发现了反演中的高估或低估现象是成“簇”(cluster)出现的等结果。我们通过系统的数值模拟发现尺度平均对反演结果整体的高估或低估趋势没有影响,高估或低估现象是成“簇”出现的。这表明云的非均匀性造成即使在较低水平分辨率情况下也存在反演值偏离实际值的情况。因此,为了获取更为准确的卫星反演的云产品,对于现有的卫星反演云参数的算法,包括MODIS算法,必须考虑对云的三维非均匀性的订正方案。