中國科學院安光所光學遙感中心遙感信息表征技術研究室在金星雲(yun) 和霾的微物理特性表征與(yu) 反演能力評估方麵取得新進展。相關(guan) 成果以《基於(yu) SPICAV IR和Venspec－H儀(yi) 器偏振波段的金星雲(yun) 和霾信息量分析》為(wei) 題發表在國際知名行星科學期刊ICARUS　上。

金星厚重的雲(yun) 和霾層是研究金星能量平衡和大氣環流的重要對象。如何通過強度和偏振觀測精確反演雲(yun) 和霾粒子的半徑、濃度和折射率等微物理參數，是當前金星探測任務和未來載荷設計的關(guan) 鍵科學問題。

為(wei) 此，研究團隊基於(yu) PyMieDAP矢量輻射傳(chuan) 輸模型，構建了分層金星雲(yun) 和霾的大氣結構，並設計多種觀測情景，通過微擾法計算雅可比矩陣，定量評估強度與(yu) 偏振觀測對不同高度、不同波長下氣溶膠參數的敏感性。結果表明：強度觀測對金星下層雲(yun) 的微物理參數（如粒子有效半徑、柱密度）更為(wei) 敏感；而在小相位角條件下，偏振觀測主要受單次散射主導，對上層雲(yun) 和霾粒子特性更加敏感，有利於(yu) 約束其粒徑和折射率。

在此基礎上，團隊引入“信號自由度”（Degrees　of　Freedom　for　Signal，　DFS）指標，對不同觀測模式和幾何條件下的反演信息量進行係統評估。研究發現：由單一強度觀測擴展為(wei) 強度–偏振聯合觀測後，整體(ti) DFS提升約3，表明加入偏振觀測可額外反演多項關(guan) 鍵雲(yun) 和霾參數；在聯合觀測模式中進一步引入VenSpec－H儀(yi) 器的近紅外波段後，上層雲(yun) 參數及折射率實部對應的DFS繼續增加，顯示納入VenSpec－H儀(yi) 器的潛在偏振波段可提升上層雲(yun) 參數和折射率的反演精度。此外，不同雲(yun) 層參數對應的最佳觀測幾何（相位角範圍）並不相同，為(wei) 未來任務觀測幾何的優(you) 化選擇提供了量化依據。

研究還係統分析了光譜波段和儀(yi) 器誤差對DFS的影響。結果顯示，應在650nm至2.5μm多個(ge) 氣溶膠窗口波段合理配置強度與(yu) 偏振通道，並在聯合觀測模式下保持較高的偏振度和輻亮度觀測精度，以顯著降低反演不確定性。該工作從(cong) 信息量角度給出了波段配置、觀測幾何與(yu) 精度指標之間的權衡關(guan) 係，為(wei) 未來金星探測任務中偏振成像儀(yi) 與(yu) 近紅外光譜儀(yi) 的設計提供重要參考。此外，該研究為(wei) 深入理解金星雲(yun) 和霾的垂直結構和微物理特性、優(you) 化行星大氣遙感載荷方案提供了新思路，也為(wei) 太陽係其他類地行星大氣的偏振遙感研究提供了有益借鑒。

博士研究生李宜奇為(wei) 論文第一作者，孫曉兵研究員為(wei) 論文通訊作者。

論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.icarus.2025.116905

金星雲(yun) 和霾分層建模示意圖

在觀測場景 S1–S4 下，各參數的平均 DFS 與(yu) 波長 (650nm–2460nm) 的關(guan) 係