来源于化石燃料或有机质不完全燃烧的黑碳气溶胶(BC，Black Carbon/Soot)具有强烈的吸光性。积雪与黑碳光学特性的巨大差异使得微量的黑碳沉降于积雪中都会引起积雪反照率的显著下降，从而提高积雪表面温度，加速积雪消融，减少积雪的存留时间和面积。积雪存留时间和面积的改变与黑碳的存在都将改变区域能量收支，从而对区域和全球气候系统形成反馈，同时改变区域水资源的时空分布，对积雪水文也产生重要影响。自上世纪80年代黑碳对雪冰反照率影响的重要性被发现后，越来越多的研究者开始对雪冰中的黑碳浓度展开调查，但直至目前雪冰黑碳的监测仍以人工采样分析方法为主，不但费时费力，且仅能获得少量的单点数据，在时间和空间上不具连续性，一定程度上限制了雪冰黑碳的气候和水文效应研究。遥感方法则因时空覆盖连续，不受气候和地形条件限制等特点在雪冰黑碳浓度监测上具有明显优势。近几年来，雪冰黑碳的遥感反演研究逐渐展开，但仍处于探索阶段，并且主要集中在北极地区，针对中纬度季节积雪的研究还未涉及。　　本研究旨在通过人工控制试验探究黑碳对积雪光谱反射率的影响规律及其与积雪中另一种主要吸光杂质沙尘的区别，并在此基础上构建积雪黑碳经验反演模型，进而在我国主要的季节积雪区东北和北疆地区利用Landsat7 ETM+数据分别开展基于渐进辐射传输模型（Asymptotic Radiative Transfer Model，ART）和经验模型的积雪黑碳反演研究，利用实测数据对模型在污染浓度较高的中纬度地区的适用性进行验证，并确定适用于不同研究区的最优模型参数。具体的研究结论如下:　　(1)虽然整体上黑碳和沙尘对积雪反射率的影响均在可见光波段远大于近红外波段，但这种影响随波长的具体变化却不尽相同:黑碳类污染物在整个可见光和近红外波段几乎都会引起积雪反射率降低，浓度与反射率呈负相关，沙尘类污染物在可见光波段浓度与反射率呈负相关，而近红外波段，大约在1.2μm左右，污染浓度与积雪反射率几乎不相关，1.2μm之后浓度与反射率转变为正相关。同时，在可见光区沙尘对积雪反射率的降低作用随波长增大而迅速减少，黑碳对反射率的降低作用则变化很小。这些差异对于遥感方法区分积雪主导污染物具有重要意义。　　(2)积雪反射率变化与污染浓度并非线性相关，单位污染物浓度引起的反射率降低随浓度增大而减小。此外，积雪和污染物自身的物理参数如粒径、形状等均对污染物在积雪中的吸收效率有重要影响。污染浓度不变的条件下，雪粒径的增大能加强污染物对积雪反射率的降低作用，而污染物自身粒径的增大则使其对积雪反射率的降低作用减弱。在雪粒径相同的条件下，相同浓度的污染物对球形积雪反射率的降低大于不规则形积雪。　　(3)渐近辐射传输模型用于积雪黑碳反演具有较好的精度，本研究中两个研究区最佳参数组合反演结果相对误差分别为12.54％（镜泊湖地区）和11.67％（阿勒泰地区）。初步认为该模型适用于中纬度季节积雪黑碳浓度的反演。由于渐近辐射传输模型是基于半无限弱吸收混浊介质，故对于污染浓度过高或积雪较薄的情况模型则不适用，具体的浓度和雪深阈值还需进一步研究确认。此外，混合像元和地形对积雪黑碳浓度反演具有重要的影响，能造成反演浓度的误估。　　(4)由于雪粒径、积雪形状和黑碳质量吸收截面对黑碳降低积雪反射率的程度都有扰动作用，所以对积雪黑碳浓度反演具有显著影响，是模型的重要参数。尤其当污染浓度较大时，模型对参数取值的变化更为敏感，仅在本文选取的参数范围内(A=5.1～5.3，MAC=8.7～11.25 m2/g，aef=300～400μm)，不同的参数组合就能使反演精度最大相差达80％以上。故确定与实际情况相符的参数取值对于反演具有重要意义。　　(5)黑碳反演的经验模型因其基于的实测数据在雪粒径、积雪形状、黑碳质量吸收截面和观测角度等方面与自然积雪状况不同，故反演误差较高，与实测黑碳浓度仅是数量级上的吻合。而基于渐进辐射传输模型的修正能有效提升经验模型的反演精度。本研究中，镜泊湖地区最佳参数组合对应的修正因子使经验模型反演相对误差从56.58％降低至9.65％，阿勒泰地区则从62.40％降低至12.19％。