本论文针对不同的传感器(Meteosat Second Generation/Spinning Enhanced Visibleand InfraRed Imager(MSG/SEVIRI),Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer(MODIS),Advanced Along Track Scanning Radiometer(AATSR)，Advanced Very High Resolution Radiometer(AVHRR))，构建适合不同下垫面类型的气溶胶特性反演模型，为高时相，全覆盖及长时间气溶胶产品的获取提供理论支持。　　 本博士论文的第一个尝试是针对新一代静止卫星MSG/SEVIRI的多波段及高频次特性，构建气溶胶光学厚度及气溶胶模型联合反演模型（Time Series:TS）。本模型的基本思路为:首先通过气溶胶关键微物理特性（单次散射反照率，不对称因子）组成的特征空间定义六种气溶胶类型，针对这六种气溶胶类型分别反演获取地表反射率，连续三次观测（30分钟）内反演获取的反射率变化最小的即为备选气溶胶类型，然后基于数理统计知识对气溶胶类型进行格网化处理，获取最优气溶胶类型，最终利用最优气溶胶类型完成Aerosol Optical Depth(AOD)反演。算法反演得到的0.6μm通道的AOD与全球气溶胶自动观测站网(AErosol RObotic NETwork，AERONET)地面测量值的相关系数R可达0.875，回归方程为τMSG=0.839τAERONET+0.048。MSG反演结果与MODIS的气溶胶产品之间也有良好的一致性。　　 本博士论文的第二个尝试是针对MODIS和AATS传感器，构建双角度气溶胶反演算法，突破冰雪下垫面气溶胶光学厚度反演难题。对于MODIS传感器，利用TERRA/MODIS和AQUA/MODIS卫星观测特性，基于高精度解析辐射传输方程，构建双星协同反演算法。引入冰雪地表二向性反射率分布函数（BidirectionalReflectanceDistributionFunction，BRDF）对两次卫星观测地表特性进行限定，通过数值迭代求解的方法完成AOD的反演。算法反演得到的AODAERONET地面测量值的相关系数R可达0.815，回归方程为τMODIS=0.764τAERONET+0.049。针对AATSR传感器，利用海岸带地区存在水体的特性，利用水体暗地表估算大气程辐射贡献部分，基于气溶胶空间分布特性推算冰雪上空大气程辐射项，基于AATSR双角度观测特性和冰雪BRDF模型完成地表观测的估计，最后利用迭代算法完成AOD反演。算法反演得到的AOD与AERONET地面测量值的相关系数R可达0.76，并且与MODIS反演结果存在较好的一致性。在此基础上，进一步利用地表BRDF线性混合模型，完成对北极地区下垫面特性的精确表达，基于查找表方式完成北极地区气溶胶光学厚度的反演。　　 本博士论文的第三个尝试是针对AVHRR卫星单一可见光通道传感器陆地上空大气气溶胶遥感反演难题，在MODIS暗目标算法基础上，构建气溶胶光学厚度AOD反演算法。该算法利用剥离的3.75μm通道反射率与0.64μm波段反射率之间的经验关系确定AVHRR卫星单一可见光波段地表反射率，基于查找表完成气溶胶光学厚度反演。算法反演得到的AODAERONET地面测量值的相关系数R可达0.861，回归方程为τAVHRR=0.764τAERONET+0.041。在对本算法中经验关系进行分季节和区域调整后，本算法将为AVHRR卫星陆地上空气溶胶的长时间序列反演提供算法基础。　　 本博士论文的第四个尝试是针对构建的气溶胶反演模型，分别对特殊的大气事件进行分析，包括2010年俄罗斯森林大火，2013年北京霾事件以及北极霾事件。分析的基本思路为充分利用卫星遥感反演参数基础上，收集相应的地基观测，气象资料，完成特殊事件对于局地及全球气候变化的影响。