安光所实现了偏振气溶胶多参数协同反演及模型跨卫星迁移

       中国科学院安徽光机所光学遥感中心团队，基于高分五号（02）星（GF－5（02））和大气一号星（DQ－1）搭载的安光所研制的偏振载荷——高精度偏振扫描仪（POSP），开发了物理引导的级联深度学习气溶胶反演方法（PCDL－AER），实现了具有光学一致性的气溶胶多参数协同反演及模型的跨卫星迁移。

　　相关成果以《物理引导深度学习实现双卫星偏振观测气溶胶多参数光学一致反演》（Optically　consistent　multi－parameter　aerosol　retrieval　from　dual－satellite　polarimetric　observations　enabled　by　physics－guided　deep　learning）为题，发表在遥感领域顶级期刊《环境遥感》（Remote　Sensing　of　Environment）上。

　　大气气溶胶是悬浮在大气中的微小颗粒物，它们的粒径大小及吸收、散射特性，直接影响地球的辐射收支和环境。星载偏振观测能够提供气溶胶光学－微物理状态的关键信息，为气溶胶多参数反演提供有利条件。如何充分利用偏振与辐射观测数据，高效地获取气溶胶含量、粒径和吸收等参数，并让同一套方法在不同卫星平台上都能一致适用，是推进偏振遥感技术走向业务化应用的关键问题。人工智能为高效反演提供了新的途径
，但要让反演结果符合气溶胶参数间的物理关系、实现模型的跨卫星迁移，是支撑全球长期观测数据产品化应用亟需解决的难题。

　　针对上述需求，团队构建了由“气溶胶含量”向“粒径、吸收特性反演”逐级推进的模型框架。该框架将偏振与辐射观测信息相结合，并将气溶胶参数之间的物理关系引入到学习过程。首先反演多波长气溶胶光学厚度（AOD）并推导Ångström指数（AE），再以上游结果为先验，联合反演细、粗模态光学厚度（AODF、AODC）及吸收、散射光学厚度（AAOD、SAOD），进一步推导细模态比例（FMF）和单次散射反照率（SSA），实现对气溶胶含量、粒径组成和吸收特性的协同表征，同时提升多参数结果的光学一致性。

　　为验证模型的跨卫星迁移能力，团队用GF－5（02）／POSP观测数据训练模型，不做任何重新训练直接应用于DQ－1／POSP观测，与AERONET地基产品对比，多波段AOD整体吻合良好，相关系数为0.89—0.95；粗、细模态AOD及FMF也表现出较好一致性，FMF在剔除AOD低于0.1的样本后相关系数达到0.77。对于吸收特性，以AERONET　Level　2.0反演产品为基准，多波段AAOD的相关系数为0.74—0.84，各波段SSA有68％—83％的验证样本绝对误差不超过0.03。上述结果表明，模型跨卫星迁移后仍保持了较好的多参数协同反演能力，为同型偏振载荷在不同卫星平台上的产品生产提供了支持。

　　在此基础上，安徽光机所团队构建了覆盖2021—2025年的全球陆地气溶胶多参数产品，包括单卫星及双卫星融合产品，并持续开展产品更新。该系列产品有效补充了POLDER／PARASOL任务结束后国际空间偏振观测相对不足时期的数据记录，与PACE、3MI等新一代偏振卫星观测形成时间衔接，为气溶胶粒径、吸收特性的长期变化研究及跨任务产品对比提供了重要数据支撑，体现了国产偏振载荷在完善全球气溶胶长期观测记录方面的独特价值。

　　此项工作得到了国家重点研发计划的资助。安光所博士研究生王志辉为论文第一作者，陈澄研究员为论文通讯作者。

　　论文链接：https：／／doi．org／10.1016／j．rse．2026.115685

　　

POSP-PCDL-AER全球气溶胶多参数反演

　　全球气溶胶特性空间分布及精度验证

　　野火烟羽&沙尘案例应用示范