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气溶胶是研究大气污染和气候变化的主要因子之一,卫星遥感技术的发展极大地丰富了气溶胶时空变化监测的手段。近年来,相继发射了携带对气溶胶信息敏感波段传感器的新一代静止卫星,可以弥补极轨卫星对气溶胶时间维度观测的不足。以日本气象厅于2014年7月发射的Himawari-8(简称H8或向日葵8号)静止卫星为数据源,研究并开发适合中国陆地区域的大气气溶胶反演算法。H8可以实现10分钟/次的对地观测,搭载的Advanced Himawari Imager(简称AHI)传感器设置有对气溶胶敏感的蓝光波段,并配有受气溶胶影响非常小的短波红外2.3μm波段,使其采用类似Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer(简称MODIS)的暗目标算法进行气溶胶反演成为可能。基于MODIS第六版本暗目标(Collection 6,简称C006-L)反演陆地气溶胶算法,针对H8 AHI传感器的波段设置和空间成像特点,在云/水体/冰雪掩膜、像元聚合、地表参数估计等方面进行了一系列改进,构建了针对H8的改进型陆地气溶胶反演算法。主要研究内容和结论如下:(1)借鉴MODIS云检测方法,针对H8数据进行大量统计,得到合适的云掩膜阈值;对于水体、冰雪的去除,针对H8数据统计了相应的阈值;结果表明调整后的阈值对云/水体/冰雪掩膜较有效。MODIS在反演时将空间分辨率500 m聚合到10×10 km(20×20个像元),而H8数据空间分辨率重采样为2 km,为此分别选择窗口大小为5×5将最终反演结果聚合到10×10 km。(2)H8缺少类似MODIS的1.24μm波段,无法直接采用类似MODIS的1.24μm与2.12μm波段构建的短波红外植被指数调节因子实现地表反射率参数的精确估计。选择不同波段替代1.24μm波段计算NDVI的策略,通过对H8和MODIS数据进行了大量的统计分析,在对其进行相关性分析的基础上,提出了采用H8 0.86μm与2.3μm波段构建的短波红外植被指数作为替代的策略,进而实现了H8地表反射率参数的精确估计。最后,结合MODIS算法中的气溶胶类型生成适合H8波段设置的查找表,构建H8的暗目标陆地气溶胶反演算法。(3)选择2015年8月至2016年7月UTC时间05:30的整个中国陆地区域的H8卫星数据进行气溶胶光学厚度(Aerosol Optical of Depth,简称AOD)反演测试,并与MODIS卫星暗目标法AOD产品进行对比以及与地基站点AOD观测结果进行验证。结果表明:通过与选用时间接近的MODIS产品进行对比验证,两者空间分布趋势基本一致,相关系数R~2达到0.925;选取利用研究区域的AERosol RObotic NETwork(简称AERONET)地基气溶胶全自动观测网和中国区域观测网Sun-sky radiometer NETwork(简称SONET)的地基站点对H8反演的AOD结果进行验证,结果具有较好的验证精度,散点图相关性较高,R~2可达到0.8138;最后选择2015年10月16日和2016年3月1日UTC时间00:00至08:00每小时的反演结果进行分析,表明H8 AOD反演的结果能够反映气溶胶的日变化。通过本文研究,表明采用类似MODIS的暗目标算法可以实现类似于H8卫星(如Himawari-9、FengYun-4、Geostationary Operational Environmental Satellites系列等)的陆地气溶胶的反演,产品能够直接应用于大气环境污染监测,为气溶胶研究和大气污染防控提供遥感信息。