针对结合星地观测与模型定量模拟消光性气溶胶光学特性及黑碳质量空间分布这一热点问题，利用TROPOMI卫星紫外波段观测数据与AERONET地基观测数据，基于“核-壳”假设下的米散射模型提出了一种准确量化黑碳气溶胶质量空间分布的模拟方法，并对北京、香港、首尔三个站点的模拟结果进行分析与验证。多源数据约束后米散射模型模拟得到的结果显示：北京的吸收系数在0.04~0.13之间，香港的吸收系数整体小于0.08，首尔的吸收系数介于0.02~0.06之间。计算得到的黑碳气溶胶柱内质量空间分布结果显示：北京站黑碳气溶胶柱内质量在200~600 kg/grid之间，香港站黑碳气溶胶柱内质量在180~650 kg/grid之间，首尔站黑碳气溶胶柱内质量在300 kg/grid以下。结合卡尔曼滤波排放清单与一阶箱模型对黑碳气溶胶柱内质量结果进行间接验证，计算得到的黑碳气溶胶生命周期为1~4 d不等，符合其在大气中的真实状态，说明结果具有一定可靠性。通过对比加入TROPOMI紫外波段卫星观测数据前后对模型进行约束得到的粒径分布及吸收系数结果的差异发现：加入紫外波段观测数据对模拟结果具有一定增强作用。所提方法模拟结果良好，方案具有一定应用潜力。

云顶高度是云最基本且十分重要的参数，同时也是研究空域容量、航线高度配备和天气预测预警等的重要参数。简单描述了基于卫星资料反演云顶高度的主要方法的原理和优缺点，然后介绍了单红外窗区法、太阳光反射率--红外窗区法、H2O--红外窗区法和红外分裂窗查算表算法的原理和优缺点，并对相关卫星的业务算法进行了简要评述。接着对单红外窗区法反演对流云云顶高度进行了检验。结果表明，单红外窗区法反演不透明厚云的精度和相关性都很高。最后分析了影响各方法精度的原因，并对后续云顶高度反演方法进行了展望。

地表气压对温室气体浓度反演具有非常重要的影响。利用地基便携式傅里叶变换光谱仪EM27/SUN观测了敦煌地区H2O, CO2, CH4及CO气体分子的浓度, 获得了2018年6月27日到7月21日敦煌地区大气中XH2O, XCO2, XCH4及XCO的时间序列, 结合敦煌观测数据, 定量分析了地表气压对气体柱-平均摩尔分数Xgas(column-averaged dry air mole fractions, DMFs)反演的影响。结果表明: XH2O, XCO2, XCH4及XCO与地表气压密切相关, 相关系数均高于0.99, 柱总量随地表气压的变化快慢决定柱-平均摩尔分数随地表气压的变化趋势。相比较CO2, CH4及CO 分子, XH2O对地表气压的敏感性较弱, 地表气压改变1 hPa, XH2O, XCO2, XCH4及XCO分别变化0.027 8%, 0.065 9%, 0068 6%和0.062%; 观测期间, H2O, CO2的浓度变化幅度波动较大, XCH4, XCO变化较小, XH2O平均值在2 000×10-6~6 000×10-6变化, 而 XCO2平均值在407.27×10-6~417.60×10-6变化, 敦煌站点XH2O, XCO2, XCH4及XCO的测量精度分别为2.3%, 0.14%, 0.12%及1.7%, XCO2及XCH4的测量精度均优于TCCON网的测量精度; 与GOSAT卫星数据对比结果显示, 地基反演的XCO2, XCH4值均偏大, XCO2的绝对偏差为7.07×10-6, XCH4的绝对偏差为0.025×10-6; 与WACCM数据对比显示, 地基反演XCO2结果多数大于WACCM值, 最大绝对偏差可以达到80×10-6, 地基反演XCH4值小于WACCM值, 最大绝对偏差为0.032×10-6。实时观测数据更能反映当地的具体情况, 研究结果可为我国温暖带干旱性气候温室气体源与汇的研究提供数据支撑和理论基础。

基于地基高分辨率傅里叶变换红外光谱技术观测合肥地区一氧化碳（CO）垂直柱总量的变化， 连续采集近红外太阳吸收光谱， 获得2015年9月至2016年7月整层大气CO的垂直柱总量的时间序列。 观测结果显示合肥地区大气中柱平均干空气混合比(XCO)有着明显的季节变化， 在2015年10月有着较小值， 然后逐渐增加， 到2016年3月达到最大值， 之后逐渐下降， 在2016年7月底达到最小值， 并分析了季节变化的原因。 为了对地基近红外波段观测进行验证， 采用MOPITT卫星数据和站点同一光谱仪采集的中红外光谱反演的CO柱总量与同期测量的数据进行比对。 结果表明， MOPITT卫星数据与地基观测值的季节变化一致， 而MOPITT观测值整体高于地基FTS观测值； 近红外和中红外波段反演的CO柱总量季节变化范围一致。 将地基观测和卫星观测数据进行日平均计算, 并进行相关性分析， 得到的地基近红外和卫星观测、 地基中红外的CO日平均柱总量的线型回归相关系数分别为085和091， 显示出高的相关性， 证明了地基近红外波段反演CO垂直柱总量数据的准确性。 首次采用地基高分辨率傅里叶变换红外光谱技术观测合肥地区CO的垂直柱总量， 并将得到的观测结果与卫星数据比对， 得到准确的CO的垂直柱总量， 为解大气CO的时空分布状况及其演变规律、 追踪合肥地区CO的源汇分布提供理论依据。