近年来，太原盆地气溶胶污染比较严重。为探讨太原盆地气溶胶垂直分布及气象要素的影响，本研究团队应用CALIOP气溶胶资料、地面观测站资料获得了太原盆地2018—2020年气溶胶消光系数的垂直分布；基于HYSPLIT后向轨迹和聚类分析方法，结合CALIOP气溶胶类型数据、NCEP/NCAR再分析资料、MICAPS高空和地面常规观测资料对太原盆地不同来源的气溶胶的垂直分布、类型及天气形势进行了探讨。结果表明：太原盆地霾日气溶胶消光系数的最大值为1.22 km^－1，消光系数随着高度的增加而减小；晴日消光系数的最大值为0.33 km^－1；新疆和内蒙古方向的气团对太原霾日的贡献最大(46%)，其次为来自本地的污染气团(39%)；太原盆地受西北或偏西气流的影响，同时在低层暖平流的控制下，易聚集污染沙尘型气溶胶；在静稳天气背景下，低层暖平流导致逆温层形成，地面弱气压区及弱风速区使污染物不易扩散，容易聚集污染沙尘型气溶胶和大陆污染型气溶胶；地面上，太原盆地处于高压底前部，地面风速较大，700～850 hPa处的冷平流将高纬度的污染物输送至太原盆地，气溶胶以沙尘型气溶胶为主，气溶胶抬升高度较大。

基于 2004-2018 年 MODIS 长期观测的气溶胶日产品 MOD04_L2, 利用线性倾向估计法和 AOD-AE 气溶胶类型划分法, 得到中国区域长时间序列的气溶胶光学特性与气溶胶类型的时空变化规律。研究表明, 在此期间: (1) 550 nm 处气溶胶光学厚度 (AOD) 高值分布在海拔较低、人口密集、工业发达的大城市群, 低值分布在人烟稀少、植被覆盖度高的山区和草原; ngstrm 波长指数 (AE) 高值分布在四川盆地边缘、贵州等地区, 低值分布在西北沙漠地区。(2) 中国 73% 的地区 AOD 呈减小趋势, “胡焕庸线”东部的 AE 整体也呈减小趋势, 且 AOD 与 AE 均在 2014-2018 年期间明显减小。(3) 在季节变化趋势方面, AE 与 AOD 基本相反, 城市工业型气溶胶与 AOD 相同, 而清洁大陆型气溶胶与 AOD 相反。(4) 清洁大陆型气溶胶占比在 2014 年之后逐年递增, 说明中国空气质量逐渐改善。

基于2006年6月至2016年12月期间CALIPSO星载激光雷达卫星观测资料, 分析了东中国海的渤海、黄海和东海海域的气溶胶时空分布特征。结果表明: (1) 三个海域的主要气溶胶构成都是清洁海洋型、沙尘型和污染大陆型三种类型气溶胶, 三者百分比之和均达到目标海域气溶胶成分的90%, 而具体占比最大、起主导作用的气溶胶类型在不同海域并不相同; (2) 三个海域随着高度升高气溶胶整体均为指数衰减趋势, 其中4 km高度以下各气溶胶类型变化显著, 4 km以上区域均只剩下沙尘型、污染沙尘型和煤烟型的气溶胶存在; (3) 几乎所有气溶胶类型都会随着月份和季节上的更替变化而变化, 春季各海域都是沙尘型气溶胶占比最大, 夏季清洁海洋型气溶胶影响最明显, 秋季和冬季期间东海地区以清洁海洋型气溶胶为主, 而渤海和黄海均是沙尘型气溶胶为主。

SCIATRAN是一种高光谱分辨率辐射传输模型, 其参数丰富、调节性强, 为反演CO2浓度提供更可靠的仿真资料。研究采用SCIATRAN模型模拟了不同气溶胶类型、气溶胶光学厚度以及地表类型的CO2辐射亮度, 分析了不同条件下影响CO2辐射亮度的规律。研究结果表明: 气溶胶类型对CO2辐射亮度的影响比例在8%以内。由于城市型气溶胶成分复杂, 对CO2辐射亮度的影响比乡村型和海洋型气溶胶稍大; 气溶胶光学厚度对CO2辐射亮度的影响比例在-3.52%~42.97%之间, 光学厚度越小, CO2辐射亮度则越大; 地表类型对CO2辐射亮度影响最大, 与参考值差值比例最高达166.43%, 且CO2辐射亮度随地表反照率的增强而增强。该研究还通过仿真信号与实测信号的对比, 验证了SCIATRAN模型仿真信号的有效性和可行性。

以太湖为研究区，通过水面光谱实验采集，地基太阳光度计大气测量，和当天的MODIS遥感影像，联合遥感太湖地区的大气光学特性，提出了一种实验确定气溶胶类型的方法。通过与卫星影像准同步的地面光谱和太阳光度计试验，利用辐射传输模式6S，变化气溶胶类型各组分，建立关于星上辐射的查找表，并利用定义的相对误差参量，在其总误差最小时确定气溶胶类型。将其用于改进后的Mie散射程序来计算大气气溶胶粒子群包括偏振散射相函数等的光学特性，并用于太湖地区大气气溶胶光学厚度的反演中，所得结果参考CE318实测值，反演精度有了较大的提高。该研究方法与结果可为大气气溶胶光学特性计算，大气辐射传输方程，气溶胶光学厚度反演，卫星数据大气校正等遥感应用提供支持。