气溶胶参数在气候变化及人类环境健康评估方面至关重要，特别是气溶胶垂直廓线参数——气溶胶标高。与传统的利用激光雷达主动遥感方式获取气溶胶廓线信息不同，本文在分析偏振天空光对气溶胶标高敏感性试验的基础上，利用最新发展的地基太阳-天空辐射计多角度偏振观测技术，考虑不同天空光扫描观测方式，尝试从地基被动遥感方式反演气溶胶标高这个具有挑战性的工作。主要内容包括如下:　　 (1)对离散纵坐标(Discrete Ordinate Method)方法和逐次散射近似(Successive Ordersof Scattering)方法两种典型的矢量辐射传输方程的解法进行了阐述，并从理论模拟与实际观测两方面，分别对两种方法的最新数值模式(VILIDORT和SOS)模拟的总辐亮度和线偏振度进行了对比。结果表明，虽然两种模式都包含偏振观测的辐射传输，但SOS数值模式模拟的线偏振度比VILIDORT更接近实际观测值。在后续的气溶胶标高反演算法里，我们将采用SOS数值模式进行正向模拟。　　 (2)为了得到气溶胶标高反演算法中需要的整层气溶胶模型参数（气溶胶体积谱分布，复折射指数），用最新的Nakajima和Dubovik两种反演算法从地面观测的多波段、多角度辐亮度反演了整层气溶胶的光学和微物理参数，并对全国五个典型站点（北京、广州、大连、武汉、民勤）的典型天气（清洁、灰霾污染、沙尘）进行了两种方法的反演和对比，结果表明，Dubovik反演算法更稳定，提供的气溶胶模型参数更可靠。　　 (3)从不同气溶胶类型（城市工业型、生物燃烧型、沙尘型、海洋型气溶胶以及混合型气溶胶）、不同气溶胶光学厚度(0.5，1.0)、太阳天顶角（15度，30度，45度，60度，75度和89度）以及不同波段(0.34，0.38，0.44，0.5，0.67，0.87，1.02，1.64微米)分析了线偏振度对标高的敏感性。结论指出，当气溶胶含量较高时（0.44微米达到0.5以上），城市工业型、生物质燃烧型和混合型气溶胶在90°散射角时，线偏振度在标高为3km时比线偏振度在标高为1km时偏低5％～8％，线偏振度在标高为5km时比线偏振度在标高为1km时偏低8％～10％，线偏振度最大能达到0.4;并且随着含量的增加，这种敏感性进一步增强:气溶胶含量加倍到AOD440nm=1.0时，线偏振度在标高为3km时比线偏振度在标高为1km时偏低8％～10％，线偏振度在标高为5km时比线偏振度在标高为1km时偏低10％～15％;这种情况下，线偏振度最大值能达到0.3左右。沙尘类气溶胶在AOD较低时敏感性较差，只有3％左右，但AOD含量较高时，线偏振度对标高的敏感性能达到10％(标高3km)和13％(标高5km)。海洋型气溶胶因为其光学厚度通常较低，线偏振度对标高的敏感性较低，在5％～7％。对于波段方面，随波长增加，模拟的线偏振度对标高敏感性减小，其中在紫外（0.34和0.38微米）和蓝光（0.44微米）波段最敏感敏感，在近红外波段（1.02和1.64微米）几乎没有敏感性。在观测天顶角方面，天项角为15～75度时，太阳天顶角越大，线偏振度对气溶胶标高越敏感。　　 (4)在前面敏感性分析试验的基础上，利用最新的太阳-天空辐射计从地面实际观测的多角度偏振天空光反演了气溶胶标高参数。建立了仪器定标、温度校正以及线偏振度的观测与处理方法，并获取了北京灰霾天气下的气溶胶标高信息，同时利用地基激光雷达数据进行了验证。