云和气溶胶是大气中最为常见,也是对地气能量收支、气候变化影响最大的两种物质,因此精确反演云和气溶胶光学参数一直是大气科学界关注的重点。而由氧气分子在可将光波段形成的氧气A吸收带具有独特的光谱特性,被认为是最有潜力的遥感应用通道。因此本文的研究重点在于借助氧气A带实现对云和气溶胶参数反演。主要在三个方面开展研究:对已有的氧气A带云顶高度反演算法和产品精度进行评估,并提出改进算法；探索利用氧气A带实现气溶胶消光系数廓线的精确反演:为评估云参数、地表反照率对氧气A带反射光谱的影响进行了敏感性分析并讨论了氧气A带的偏振特性与气溶胶粒子参数(有效半径、协方差和复折射指数)的关系。论文主要结论如下:　　 1.SACURA的正演算法对薄云和地表较亮情况下的模拟效果不好,模拟结果偏小,但对光学厚云的模拟较好:SACURA反演算法比较适用光学厚度大于15的云层,且受几何参数、光学参数变化影响明显;如果先验信息(如地表反照率,云量)出现较大误差,反演结果会偏离实际情况很多,如地表反照率存在±10％误差时,反演的云顶高度平均误差在500 m以上,云量误差为±10％时,云高误差将达1km以上,对亮地表上窄的薄云云高的反演误差会更大。大部分情况下,SACURA反演算法对云高的反演存在高估,而在太阳天顶角较大时,对于洋面上空云顶高度会低估。　　 2.FRESCO+算法的正演模式除在云层光学厚度很大情况下效果较好外,多数情况给出的结果都高于实际结果；FRESCO+的云高反演结果几乎不受太阳角度、光学厚度、地表性质的影响,误差大小比较稳定,不会出现很大的波动。但整体存在低估现象,最大误差不超过1km；另外高估地表反照率得到的结果比低估地表反照率真实值得到的结果要好。　　 3.利用2008年两种A带云高业务产品(FRESCO+和SACURA),比较、分析了其在中国地区及周边云顶高度分布情况,并与安徽寿县的地基云雷达以及探空数据进行对比观测。不仅证实了模拟反演得到的结论,还得到以下重要结论:一般情况下SACURA得到云顶明显高于FRESCO+,后者更多得到的是云中、下部的高度,而前者则多为云顶偏上附近。当有薄云存在时,SACURA在陆面上反演结果将不可信。　　 4.SACURA算法更适用于在空间分辨率较高的仪器上,而FRESCO+算法应用在空间分辨率较低的仪器上效果更好；云层光学厚度较小(小于10)时不建议使用SACURA产品,而FRESCO+云高产品适合进行辐射能量方面的应用(例如云顶辐射收支等)并最好与其同时得到的有效云量产品一起使用。　　 5.利用A带的高光谱反射信息能够获得包括云顶高度、光学厚度、地表反照率在内的众多信息,其中在薄云情况下联合反演光学厚度和地表反照率具有可能性。O2-A带超高光谱易受氧气A带内出现的夫琅禾费线影响,因而在高光谱应用中需要注意。建议在应用中重点考虑氧气柱光学厚度落在10至0.1之间的通道。　　 6.提出一种以渐近理论为基础的云参数反演方法。该算法可以提取云层高度作为先验信息,有效克服了SACURA算法出现的云顶高度偏高问题,并且将云层厚度、地表反射的影响降低到最小,实现用单一光谱区同时提供云光学厚度、云顶高度两种产品。　　 7.对于弱吸收型气溶胶,利用后向散射方向的线偏振信息获取气溶胶粒子有效半径的优势比较明显；粒子大小的协方差较难获取,线偏振仅能提供有限的信息；对于黑炭气溶胶:在散射角为90°度时能够利用的偏振信息最大；另外前向散射方向可以提供有效半径信息；对于沙尘气溶胶,借助偏振信息较易获得有效半径信息。　　 8.利用偏振信息,气溶胶复折射指数实部在1.1和1.9之间的实部信息是可以得到的；而提供的虚部信息仅能够定量判断气溶胶是强吸收类型还是弱吸收类型。　　 9.提出一种能够获得高垂直分辨率的气溶胶消光系数反演方法,其优点是能够通过约束获得的气溶胶柱光学厚度,动态选择约束常数,进而提高反演精度；通过对两个CALIPSO气溶胶消光系数产品的模拟反演,发现最终反演精度能够控制在20％以内。