2013, Vol.37 
大气气溶胶是指悬浮在地球大气中沉降速度小、尺度范围为10-3～20 µm大小的液态或固态粒子。气溶胶在气候系统中起着非常重要的作用，通过散射与吸收太阳短波和地球长波辐射对气候产生直接影响(Coakley et al.,1983)；气溶胶又与云相互作用对气候产生间接影响(Twomey and Warner，1967；Twomey，1977；Kaufman and Nakajima，1993；Hansen et al.,1997；Forster et al.,2007)；同时，非或弱吸收性气溶胶的辐射冷却效应还能在一定程度上抵消由温室气体造成的全球增温(Charlson et al.,1992；Forster et al.,2007)。气溶胶粒子作为非均相反应界面间接影响大气化学过程，从而改变温室气体等痕量大气成分；此外，对流层气溶胶，尤其是近地面气溶胶粒子影响空气质量，进而影响到环境和人类健康。
尽管第四次IPCC报告(Forster et al.,2007)对于气溶胶直接辐射的估计精度比之前(Ramaswamy et al.,2001)要高，但相对于其他外源辐射强迫，大气气溶胶辐射强迫估计仍然很不确定，尤其是对气溶胶间接辐射效应的估计。为了减小大气气溶胶气候效应的不确定性，国际上已经实施了数个较 大气溶胶研究计划，我国科学家也在气溶胶的观测、气溶胶辐射特性以及气溶胶气候效应估算等方面开展了许多基础研究工作。
本文拟综述我国，特别是中国科学院大气物理研究所近一二十年来气溶胶辐射特性观测方面的研究进展和研究成果，以期对后续气溶胶辐射气候效应研究有所借鉴。 2 气溶胶辐射特性参数
定量研究气溶胶辐射气候效应需要系统的气溶胶辐射特性观测资料。目前观测精度最高、观测手段最多、也是气溶胶气候效应中最为重要的光学特性是气溶胶光学厚度(Aerosol Optical Thickness，AOT或Aerosol Optical Depth，AOD)，AOT描述了气溶胶对光的衰减作用，是气溶胶消光系数在垂直方向上的积分。假设气溶胶粒子满足Junge谱分布，两波长的AOT可用于计算反映气溶胶粒子大小的Angstrom指数。气溶胶粒子的单次散射反照率(Single Scattering Albedo，SSA)
定义为气溶胶散射系数与消光系数比，是衡量气溶胶吸收强弱的一个重要光学参数。研究表明，单次散射反照率是决定气溶胶的辐射强迫是冷却还是加热效应的重要因子(Hansen et al.,1997)。单次散射反照率与气溶胶粒子复折射指数有关。复折射指数是反映气溶胶粒子光散射和吸收能力的基本参数，通常表示为：
，其中，
是复折射指数实部，反映了粒子的散射能力，
是复折射指数虚部，反映了粒子的吸收能力。实部和虚部大小与粒子组成成分及混合状态等有密切关系。这些参数是影响晴空地面直接辐射和天空散射辐射的重要因子，基于地基遥感手段并运用辐射传输理论，可较为准确地反演大气柱气溶胶光学特性，此外大气顶反射辐射卫星测量也是提取区域乃至全球尺度气溶胶光学特性的重要手段。
3 主要研究进展
3.1 地面观测气溶胶辐射特性
3.1.1 太阳光度计观测研究
地面太阳光度计通过测量可见到近红外波段范围内一系列窄波段大气对太阳直接辐射的消光，在扣除空气分子影响后，即可得到气溶胶的光学厚度。20世纪80年代初，北京大学就开始研制多波段太阳光度计，赵柏林等(1983)用自主研制的7波段太阳光度计，在北京地区开展了1年的地基观测并反演了气溶胶粒子谱。毛节泰等(1983)分析了这次遥感得到的AOT的特征、变化规律及与气象条件的关系。结果显示：北京地区AOT最大值出现在5月份，AOT(500 nm)为0. 65，9 月份最 小，AOT(500 nm)为0. 31。气溶胶尺度谱是决定气溶胶光学特性的关键参数。吕达仁等(1981)从分析气溶胶消光系数和散射相函数基本特征着手，发现气溶胶消光系数和前向小角散射相函数分别对细模态和粗模态气溶胶粒子敏感，基于此系统分析了光谱消光法和小角散射法在反演气溶胶尺度谱分布中的优缺点，从而创新性提出综合应用气溶胶消光系数与小角散射相函数反演气溶胶谱分布的新方法并开展数值试验和观测实验，结果表明综合遥感能够发扬消光法和小角散射法的长处，克服各自局限，既能提高粗模态气溶胶粒子反演精度，又能改善细模态气溶胶粒子反演结果。1980年代中后期中国科学院大气物理研究所和北京大学等均开展了基于多波段光度计观测太阳直接辐射和天空散射辐射，反演气溶胶散射相函数和尺度谱的 观测实验(Qiu et al.,1986；黎洁和毛节泰，1989)。1990年代末，北京大学研制出十波段太阳光度计，利用所研制的太阳光度计在北京、青海、广东、浙江、西藏等地做了系统的AOT观测(张军华等，2000a，2000b；Zhang et al.,2002；刘桂青等，2003；朱爱华等，2004)，所得资料不仅用于该地区气溶胶辐射特性及其变化规律的研究，而且为校验卫星反演的AOT提供了数据。宋磊和吕达仁(2006)利用多波段手持光度计于2000年6月～2002年12月在上海观测的太阳直接辐照度数据，分析得到上海AOT的季节变化，显示夏季最大，春季次之，冬季最小。
国际气溶胶自动监测网AERONET(Aerosol Robotic Network)和中国气象局建立的气溶胶观测网络(CAeroNet)都是统一采用法国CIMEL公司 研制的CE-318系列太阳光度计，该光度计既可 以自动进行太阳直射辐射观测，观测波段包括440、675、865、940和1020 nm。除了940 nm用于反演柱水汽含量外，其他几个波段的太阳直接辐射观测用来计算相应波段的AOT，还可以与等高度角扫描、主平面扫描观测结合，来反演气溶胶尺度分布、复折射指数、SSA等特性参数(Holben et al.,1998；2001；Dubovik and King，2000)。AOT的精度可达0.01～0.02(Eck et al.,1999)，反演的水汽含量的精度约为10%(Holben et al.,2001)，SSA的反演精度约为0.03，复折射指数实部的反演误差约为0.04，对强吸收粒子虚部的反演精度可达30%(Dubovik et al.,2000)。作为ACE-Asia(Aerosol Characterization Experiment-Asia)气溶胶观测计划的一部分，2001年春季一台CE-318太阳光度计在中国科学院大气物理研究所楼顶进行了为期三个月的观测(Xia et al.,2005)；另一台分别在河北香河(2001年3月20日～4月17日)和内蒙古桑根达来(2001年4月20日～5月10日)进行观测。2002年4月北京成为AERONET观测网的长期观测站，2004年9月河北香河、2005年3月河北兴隆也成为其长期观测站；此外，榆林、兰州、太湖、临安等地陆续建立了一些CE-318系列太阳光度计的长期和临时观测站点。
国内学者自2000年来比较系统的开展了基于CE-318太阳光度计气溶胶光学特性数据的分析研究。杨志峰等(2008)探索了CE-318型太阳光度计室内积分辐射源的辐亮度定标方法、Langley定标法和标准仪器相对定标方法，对仪器不同波段的太阳直射辐射通道进行了定标试验。Li et al.(2008)提出一种增益校正的立体角定标方法，该方法可以在太阳直射辐射和天空漫射辐射之间相互转换定标系数，实现了替代辐射定标。Che et al.(2009a)介绍了我国CAeroNet气溶胶观测网CE-318仪器的传递定标和AOT的验证。
胡秀清等(2001)采用CE-318太阳光度计在敦煌(1999年6月28～7月19日)和青海湖(1999年7月25～31日)的观测数据，利用Langley方法获得AOT及其光谱变化，两地的AOT(550 nm)分别为0.12和0.18。章文星等(2002)利用中分辨率太阳—天光光谱自动观测系统(MORSAS)在北京的准连续观测获取了1998年9月～2001年6月的AOT和Angstrom指数，并用CE-318的同期观测资料做了对比检验。Xia et al.(2006)，范学花(2006)分析了AERONET北京测站2002年～2005年以来AOT、Angstrom指数、复折射指数和SSA的季节变化和年变化，北京地区AOT的最大值出现在夏季，最小值出现在冬季，而春天由于受沙尘天气的影响，Angstrom指数最小，冬季SSA最小。毛乌素沙漠边缘榆林站(车慧正等，2004)，半干旱地区的乌鲁木齐(李霞等，2005)和兰州(张玉洁等，2008)，背景站黑龙江龙凤山、浙江临安和北京上甸子(Che et al.,2009b; Wang et al.,2010)及长江三角洲地区(Pan et al.,2010；徐记亮等，2011；Yu et al.,2011；He et al.,2012)也开展了类似的研究工作。Xia et al.(2008a)利用全球AERONET和MODIS气溶胶光学厚度数据，系统分析了全球陆地气溶胶光学厚度“周末效应”，指出美洲东部，欧洲西部AOT工作日显著高于周末，且城市地区较郊区明显，而在我国东部地区未检测到类似变化特征。基于全球AERONET长期站点气溶胶光学厚度和Angstrom指数数据，Xia(2011)分析表明欧洲西部和美洲东部地区近10年来气溶胶光学厚度显著下降，气溶胶粒子尺度参数分析表明该下降趋势可能与大气中细模态气溶胶浓度下降有关。印度Kanpur站表现出微弱上升趋势，而北京站表现出微 弱下降趋势。图 1给出我国不同地区5个AERONET测站(北京、香河、兴隆、太湖和兰州)的AOT(550 nm)变化，从中可以看出不同区域AOT的季节变化和年变化特征，2009年5个测站的AOT都达到最小，可能与我国经济发展以及气象条件有关，具体原因尚需探究。
 | 图 1 2我国不同地区AERONET站点观测的月平均AOT(550 nm)变化 Fig. 1 Monthly means of AOT at 550 nm for the five AERONET sites(Beijing，Xianghe，Xinglong，Taihu，and Lanzhou)in China |
Li et al.(2006)联合CE-318太阳光度计直射太阳辐射、天空光总辐射强度和偏振辐射强度，反演得到SSA、气溶胶散射相矩阵、复折射指数和尺度分布，并与AERONET反演产品做了比较检验，该反演方法的优点是不依赖于气溶胶粒子形状假设，对非球形粒子也适用。Wang et al.(2011a)分析了2005～2009年北京地区的AERONET气溶胶资料，发现北京地区的柱水汽含量与AOT之间有明显的相关，且440～870 nm的Angstrom指数与& lt; /span>AOT的细模态比显著相关，基于Angstrom指数的气溶胶分类结果显示北京地区AOT的增长主要源于细模态气溶胶的吸湿凝结增长。杨溯等(2011)通过分析北京、香河、兴隆和太湖四个测站1年的气溶胶Angstrom指数(α)、粒子谱分布、AOT与波长的二次拟合参数(二次项系数α2，一次项系数α1)，尝试联合α，α2和α1来判断气溶胶粒子的粗、细模态及其贡献。
一些学者结合CE-318气溶胶观测资料和辐射传输模式，对气溶胶的区域辐射强迫做了研究(Chen et al.,2007)。Xia et al.(2007a)整编了北京地区的气溶胶历史观测资料(1980～2000年，不连续观测)和AERONET气溶胶资料(2002～2005年)，并结合辐射传输模式计算了北京地区的气溶胶直接辐射强迫。结果显示：北京地区1980年的秋季平均AOT(550 nm)为0.28，到2005年增至0.68；气溶胶导致地面接收的净太阳辐射在1月减少了17.2 W/m2，6月减少了63.5 W/m2。Li et al.(2007a)、Xia et al.(2007b)分析了香河站的气溶胶光学特性，并联合同期辐射资料、全天空成像仪资料和CERES卫星资料给出香河地区地表气溶胶直接辐射强迫年均值达―25 W/m2。Xia et al.(2007c)，Liu et al.(2012)利用太湖地区的AERONET资料研究了长江三角洲地区的气溶胶直接辐射强迫，气溶胶使得到达地面的直射和散射太阳辐射分别减少了109.2±49.4和66.8±33.3 W/m2。Che et al.(2009c)利用陕西榆林站2011&l t;/ span>< span style='font-family:宋体'>～2012年的AERONET气溶资料，计算了当地气溶胶直接辐射强迫的季节变化。
除了AERONET和CAeroNet气溶胶地基观测网络外，国内学者还在我国不同地区(高原、林区、沙漠、沿海、城市、农村和郊区)建立了手持光度计气溶胶观测网CSHNET(Chinese Sun Hazemeter NETwork)。Xin et al.(2007，2011)根据2004年8月～2005年9月的手持光度计观测资料，分析了我国不同区域的AOT和Angstrom指数，结果显示：青藏高原AOT最小，平均AOT约0.15；其次是东北的偏远地区，AOT的变化范围是0.19～0.21，Angstrom指数最大(1.16～1.79)。Wang et al.(2011b)利用2004年8月～2007年8月CSHNET气溶胶资料和气象资料分析了我国不同生态地区气溶胶的季节变化，结果显示：大部分测站的AOT在春夏达到最大，而在秋冬降到最小。青藏高原、东北的偏远地区、北部林区和海南岛大气相对洁净，AOT(0.10～0.20)最小；黄 土高原地区AOT约为0.36；中东部和东南沿海地区由于高密度的工业和农业活动，气溶胶含量高，年平均AOT变化范围0.50～0.80。 3.1.2 全波段太阳直接总辐射遥感反演
考虑到我国许多气象台站只有全波段或宽波段的太阳辐射的长期观测资料，邱金桓(1995)在分析地面晴天全波段太阳直接辐射对AOT及谱分布敏感性的基础上，提出了一个从该辐射信息反演AOT的方法及相应计算模式。基于该方法从气象台站辐射观测资料反演得到北京、沈阳等10站1980～1994年间晴天AOT，获得了这些地方AOT变化气候学特征(邱金桓等，1997)。李放和吕达仁(1996)对1977～1985年北京地区宽带太阳直接辐射资料进行了分析，根据实时大气浑浊度记录进行能见度分类，水汽影响采用实测值进行扣除，得到各能见度下AOT谱。联合PIS太阳光谱仪从1993年3 月～1995年3月获得的大气光学特性观测资料和能见度记录，得到北京地区较为长期的气溶胶光学特性。研究表明：(1)AOT从上世纪70年代到90年代有逐年增高的趋势；(2)能见度分级后，同一能见度下AOT各季节之间的差别大为减小，地面能见度对整层光学厚度表现出了强约束作用。邱金桓和杨理权(2002)和许潇锋等(2009)发展了从宽带水平面直接辐射日曝辐量反演AOT的方法，并提出基于气溶胶 标 高的云影响甄别方法。通过与AERONET气溶胶产品对比，验证了该方法的可靠性和有效性。罗云峰等(2000，2002)利用我国北京等地47个甲种日射站1961～1990年逐日太阳直接辐射日总量和日照时数等资料，反演了这47个站30年AOT(750 nm)，表明1961～1990年间我国AOT总体呈明显增加趋势，其中西南地区东部、长江中下游地区及青藏高原主体，气溶胶增加最为明显；华北地区、山东半岛、青海东部和广东沿海，气溶胶增加也较明显；西北地区和东北地区大部气溶胶增加相对较小；而新疆西部与云南部分地区气溶胶有所减小。所选的47个站中，四川盆地成都、重庆和南充3站AOT最大，云南景洪站AOT最小。
王栋梁和邱金桓(1988)，应用太阳漫射—直射比方法遥感了塔克拉玛干沙漠地区和北京沙尘暴期间气溶胶的复折射指数虚部。尉东胶和邱金桓(1998，2000)提出了从宽谱太阳漫射辐射信息反演气溶胶复折射指数虚部的方法，并基于北京1992年辐射观测资料计算了气溶胶复折射指数虚部，分析了该地区气溶胶辐射气候效应。Zhao and Li(2007)提出用太阳光谱直接辐射强度或AOT联合向下宽带辐射通量反演气溶胶单次散射反照率的方法，反演获得香河站2004年9月～2005年8月的气溶胶单次散射反照率，将反演结果与AERONET的反演产品做了比较检验，表明该方法可获得比较可靠的反演结果。 3.1.3 浊度计和黑碳仪观测气溶胶辐射特性
气溶胶单次散射反照率可通过测量气溶胶的散射系数和吸收系数来计算，也可通过各种遥感方法来反演。但相对于遥感方法而言，测量气溶胶的散射和吸收系数是一种较为直接的方法，而且常用于遥感反演结果的验证(毛节泰和李成才，2005)。积分浊度计(Nephelometer)是一种能直接测量气溶胶散射系数的仪器，目前国内使用较多的积分浊度计主要有：(1)美国生产的TSI 3563积分浊度计，能直接探测三波长(450，550和700 nm)气溶胶粒子散射特性的高精度仪器，可实现全天候连续自动观测，不破坏气溶胶的组分；(2)澳大利亚ECOTECH公司生产的M9003系列浊度计，可获得525 nm的气溶胶散射系数；(3)美国Radiance Research公司生产的M903浊度计，中心波长为530 nm。
胡波等(2003)利用2002 年1月31 日～2 月2日TSI 3563浊度计资料和PM10观测资料对冬季兰州市西固区大气气溶胶粒子散射特征及其与空气污染的关系进行了研究。21世纪初，中国气象局批量引进M9003 系列浊度计安装在各沙尘暴监测站点，应用积分浊度计进行气溶胶光学性质的监测(柯宗建等，2004)。利用沙尘暴监测网联网观测的M9003 浊度计观测资料、PM10质量浓度、能见度和常规气象资料，分别比较系统地分析了塔克拉玛干沙漠腹地塔中站(杨莲梅等，2006；陆辉等，2010)，张北站和民勤站(延昊等，2008)，锡林浩特站(章秋英等，2008)地面气溶胶变化特征及其与气象条件关系，表明散射系数能很好地反映沙尘天气的强度；它与PM10质量浓度变化规律基本一致，两者之间具有很好的相关性。此外也在我国东部城市地区开展类似分析研究，如在北京(柯宗建等，2004)，上海浦东(许建明等，2010)等以及在临安、上甸子等本底站(Xu et al.,2002；柯宗建和汤洁，2007；苏晨等，2009；赵秀娟等，2011)。北京地区还开展了气溶胶散射系数吸湿增长特性及散射系数对能见度的影响研究(宋宇等，2003；颜鹏等，2008)。
测量吸收系数的常用方法有：(1)采样法：把一定空气体积的粒子收集在滤膜上，通过光学方法测量，确定其吸收系数。此方法会改变气溶胶的自然悬浮状态并带来一些误差。(2)间接测量法：根据仪器测量粒子谱分布并通过Mie理论反演计算粒子吸收系数。由于粒子谱分布及理论上的不确定性，所以会产生误差。(3)光声法(Spectrophone)：当一重复频率在声波范围的光脉冲通过气溶胶时，粒子吸收光能并通过能量释放加热空气，导致空气膨胀，产生一声波，测出声波的振幅便可得到粒子的吸收量。目前，光声法是测量气溶胶吸收系数的标准方法，常用于其他仪器的校验工作。
20 世纪80年代，栾胜基和毛节泰(1986)利用毛玻璃积分法直接测量了1983年1月～1984年4月北京中关村地区气溶胶的吸收系数，并配合光度计测量的大气消光系数估计了该地区气溶胶单次散射反照率和复折射指数虚部，得到该地采暖期气溶胶吸收系数为10-4～10-3 m-1，在非采暖期为 10-4 m-1，SSA变化范围为0.76～0.94，复折射指数虚部变化范围为0.006～0.035。胡欢陵等(1991)同样利用毛玻璃积分法测量了1984～1988年期间中国东部城市、皖南农村、黄山山顶、南海等非城市地区的气溶胶吸收系数，并根据Mie理论计算了气溶胶复折射指数虚部。王庚辰等(1998，2002)于1992年9～10月、1996～2001年在北京对黑碳气溶胶的浓度进行了观测和分析，北京冬季大气中黑碳粒子的背景浓度约为1.5 μg·m−3。黄世鸿等(2000)采用粒子采样法对中国23个地区边界层气溶胶的吸收系数做了观测，发现中国地区边界层气溶胶的吸收系数在10-6～10-3 m-1之间，明显呈现北高南低的趋势，四川盆地和贵州有一相对较高的中心。Cao et al.(2003)对 香港和珠江三角洲地区的2002年冬季碳气溶胶进行了观测，得出了有机碳和元素碳在PM2.5和PM10的浓度分布特征。这些研究工作对于气溶胶吸收性质的研究提供了重要的资料。
由于气溶胶中的主要光学吸收性物质是碳，所以气溶胶的光学吸收测量方法，在某种程度上也可以说是基于元素碳光学吸收特性的测量技术。利 用黑碳光学性质进行测量的仪器常用的有颗粒 物烟雾吸收光度计(PSAP，Particle/Soot Absorption Photometer)和黑碳仪。黑碳仪又分为单波段黑碳仪、宽波段黑碳仪以及多波段黑碳仪。单波段黑碳仪(如AE-16型黑碳仪)选择880 nm波段的光测量黑碳的消光，因为880nm波段的红外光最稳定；宽波段黑碳仪(如AE-10型)利用黑碳特有的宽波段吸收能力，不区分波段，测量黑碳各波段综合消光；而多波段黑碳仪(如AE-31型)考虑了石墨碳质对不同波段光有不同的吸收作用，在一个周期内，依次用370，470，520，590，660，880和950 nm七个波段的光照射气溶胶样品，测量气溶胶样品对七个波段光的消光作用(柯宗建，2004)。
全国多地也开展了用黑碳仪分析气溶胶吸收特性的工作。汤洁等(1999)，秦世广(2001)，朱厚玲(2003)利用AE-10和AE-14U型宽波段黑碳仪在四川温江、北京上甸子、浙江临安和西藏拉萨等地进行了黑碳气溶胶的观测研究，其结果基本代表了我国东南、西南、西北、华北和青藏高原不同环境背景下黑碳气溶胶的本底变化特征。李杨等(2005)，朱崇抒等(2006)研究了西安2003～2004年大气中黑碳气溶胶的演化特征，分析了黑碳气溶胶中有机碳和元素碳的理化特征和来源。娄淑娟等(2005)利用两台黑碳仪在北京大学2003年7～8月、2003年11月～2004年1月的观测资料，研究了北京北部城区不同尺度气溶胶中的黑碳含量。伍德侠等(2006)用黑碳仪对2005年夏季北京南部城区(丰台)的黑碳气溶胶进行了观测研究。潘小乐等(2010)利用黑碳仪观测资料，结合北京城区环保控制措施和气象资料，分析了2008北京奥运会前后和奥运会期间黑碳气溶胶浓度变化的主要影响因子。此外，西宁(赵玉成等，2008)、上海(杨溯等，2008；肖秀珠等，2011)、珠江三角洲(陶俊等，2008 < span style='font-family:宋体'>；孙杰等，2012)、长春(高枞亭等，2009)、鞍山(王绪鑫等，2010)、天津(蔡子颖等，2011)、兰州(陈霖等，2012)等城市也开展了黑碳气溶胶的观测研究工作。除了上述城市 地区，章秋英等(2009)，陆辉等(2011)还分 别对锡林浩特和塔中地区的黑碳气溶胶进行了观测分析。
积分浊度计和黑碳仪配合可对气溶胶的散射系数和吸收系数进行有效的监测，从而得到气溶胶单次散射反照率的信息。柯宗建(2004)分析了临安、上甸子本底站及北京观象台的气溶胶散射系数和吸收系数的变化特征，讨论了局地风对气溶胶吸收系数和散射系数的影响，计算了临安和上甸子地区的SSA，并与国内外的观测结果进行比较。刘新罡等(2006)通过对广州2004 年10月1日～11月5日污染性气体NO2、气溶胶散射系数和吸收系数以及粒子化学成分组成等观测资料的分析，得到了影响广州市大气能见度因子的贡献比例：气溶胶散射为75.3%、气溶胶吸收为12.9%、水汽为5.8%、气体吸收为3.7%、大气分子散射为2.4%；给出了不同粒径段气溶胶对散射的贡献比例。李学彬等(2008)根据黑碳仪和浊度计测量的气溶胶吸收系数和散射系数以及光学粒子计数器测量的粒子谱分布，采用Mie散射理论反演气溶胶复折射指数，利用此方法对厦门地区2006年12月的观测数据进行了气溶胶复折射指数的反演实验。吴兑等(2009)对广州番禺大气成分站2004～2007年黑碳仪观测的黑碳浓度与吸收系数、浊度计观测的散射系数及导出的SSA进行了分析讨论。指出4年来当地的黑碳浓度逐年下降，每年年均值下降1 μg m−3 左右；使用3台黑碳仪，分别同步观测PM10、PM2.5、PM1中的黑碳，结果表明黑碳气溶胶主要存在于细粒子中；珠江三角洲地区高浓度黑碳与低SSA过程可能与来自珠江三角洲周边香港、深圳、东莞等地的输送有关。颜鹏等(2010)分析了2004年9～12月京津地区4次雾霾天气过程时北京上甸子站观测的大气气溶胶光学特性，发现4次雾霾影响时段，平均气溶胶散射系数、吸收系数和SSA都远高于雾霾过后清洁时段的数值，表明雾霾天气有利于气溶胶的累积和生 成。相比于光吸收性气溶胶，雾霾天气对光散射性气溶胶的增加更为有利，反映了二次气溶胶的产生及其对消光的贡献可能有较大增加。Fan et al.(2010)利用2008年5～12月ARM/AMF在寿县的AOS(Aerosol Observation System，包括PSAP观测的气溶胶吸收系数、TSI 3563观测的气溶胶散射系数)观测资料，分析了当地气溶胶散射和吸收特性的变化及其与气象要素的关系，寿县的SSA约为0.92，略高于珠江三角洲、长江三角洲和我国北方地区的观测结果。表 1给出我国不同地区开展气溶胶辐射特性观测实验获得的气溶胶散射系数(σsp)、吸收系数(σap)和单次散射反照率(w 0)。可以看出，关于气溶胶吸收特性的观测实验所用仪器还不统一，实验开展时间短(只有个别实验跨年度连续观测)。但这些观测事实也为研究我国不同区域(华北城郊、西北沙漠边缘、华南城郊、华东沿海、华中)气溶胶吸收特性提供了宝贵的资料基础。
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表 1 我国不同地区气溶胶散射系数(σsp)、吸收系数(σap)和单次散射反照率(ω0)的比较 Table 1 Aerosol scattering coefficients(σsp)，absorption coefficients(σap)，and single scattering albedo(ω0)values observed in different parts of China |
激光雷达作为一种主动遥感技术，是探测气溶胶光学特性时空分布的有效手段。1966年，中国科学院大气物理研究所与中国科学院上海精密光 学机械研究所共同研制成功了我国第一台激光雷达，并开展了一系列激光探测气溶胶光学特性及其反演方法的研究(邱金桓等，2003a)。
吕达仁等(1976)利用红宝石激光雷达并配合太阳光衰减测量对北京地区晴空低层3 km以下的大气消光系数分布及光学厚度作了定量测量和分类分析。结果表明：北京地区气溶胶消光系数分布与Elterman模式有较大的区别，消光系数分布与光学厚度值具有明显季节性，同时受近地逆温层结生消的强烈影响。
我国早期大力开展的另两类激光大气遥感研究是探测烟囱排放的烟羽浓度时空分布和探测斜视与水平能见度。孙景群(1986)不仅进行激光探测烟羽浓度时空分布的研究，还应用激光探测结果研究烟羽粒子的污染扩散规律。吕达仁等(1976)、赵燕曾等(1980)和邱金桓等(1988a)先后应用激光雷达探测近地面气溶胶消光系数分布，并从该分布确定斜视与水平能见度。
1998年，中国科学院安徽光学精密机械研究所研制成功一台双波长(532 nm和1064 nm)激光雷达L300。周军等(2000)介绍了该激光雷达的技术参数和总体结构，并给出合肥地区对流层气溶胶测量的若干典型结果。随后，该所又研制了多种Mie散射激光雷达并用于实际探测，包括AML-l车载测污激光雷达(张改霞等，2004a，2004b)，Raman-Mie散射激光雷达(谢晨波等，2006；伯广宇等，2010；吴德成等，2011)及体积较小的便携式激光雷达(钟志庆等，2003)，积累了合肥地区不同大气条件下气溶胶水平消光系数和消光系数垂直分布的探测资料。
邱金桓等(1988b)综合激光雷达和太阳光度计的探测资料，分析了1983年冬季北京的AOT、气溶胶谱分布、复折射指数及粒子浓度的高度分布等特性。邱金桓等(2003b)基于自行研制的三波长激光雷达开展了对流层气溶胶的探测实验，并重点分析了北京2000年1～4月对流层上部气溶胶在532 nm波长的消光系数分布特征。苏州大学的研究人员利用自行研制的1060 nm Mie散射激光雷达，重点分析了2004年苏州上空对流层气溶胶的垂直消光特性(杨昭，2004；丁红星，2004；李洪敬，2005)。中国海洋大学海洋遥感研究所的学者研制了国内首台基于碘吸收滤波器的高光谱分辨率激光雷达系统(刘金涛等，2003；宋小全等，2008)，相比于对激光雷达比的约束或对大气均匀性的要求，该系统可以直接测量出气溶胶后向散射比，进而可通过消除大气分子的影响得到气溶胶后向散射系数；2000～2007年利用该系统在青岛某机场、中国海洋大学鱼山校区、青岛市小麦岛海滨等地进行了观测实验。武汉大学张金业(2010)用自行研制的Rama-Mie多通道激光雷达系统，对武汉地区大气气溶胶消光系数、后向散射系数和激光雷达比等的垂直分布进行了实时探测。
白宇波等(2000)与日本学者合作在西藏拉萨开展了激光雷达遥感对流层与平流层气溶胶消光系数和退偏比分布的实验研究，并与日本名古屋地区的激光探测结果作了比较。黄忠伟(2012)用兰州大学半干旱气候与环境观测站(SACOL)多套地基激光雷达系统，自2007年来在我国西北地区五个站点的野外观测资料，重点分析了该地区气溶胶物理光学特性的时空分布变化特征及差异，并与东亚激光雷达观测网AD-NET在日本筑波的激光雷达观测结果对比分析。
激光雷达探测平流层气溶胶方面，孙金辉等(1986)应用一台694 nm波长激光雷达探测平流层气溶胶。1991年皮纳图博(Pinatubo)火山爆发后在北京连续进行了约三年的激光探测平流层气溶胶的实验研究，探测结果表明：受皮纳图博火山爆发的影响，1991年7月下旬开始，北京地区对流层上部和平流层气溶胶粒子的浓度有非常明显的增加；在1991年10月，10～26 km高度范围内，气溶胶粒子的浓度比常态约增大2个数量级(孙金辉等，1993)。孙金辉等(1995)还在中国南极中山站用激光雷达探测平流层气溶胶。探测结果表明：受皮纳图博火山爆发的影响，1993年南极地区平流层气溶胶粒子含量比1990年明显增加，证实了南极冬季平流层云的存在。余长明和易帆(2004)采用武汉大学双波长激光雷达工作于589 nm波长的观测数据，分析了2001年3月～2002年1月间武汉上空平流层气溶胶的消光系数和积分体后向散射系数等光学特性。结果表明：武汉上空16～20 km间存在一气溶胶层，其厚度及散射峰值随季节有一定变化，积分体散射系数夏季大冬季小。
激光雷达探测沙尘天气方面，邱金桓等(1984)于1982年5月用激光雷达遥感了沙尘暴粒子的消光系数垂直分布特性，探测结果表明：沙尘暴发生时，2 km高度范围内AOT与消光系数有一个量级的变化。邱金桓和孙金辉(1994)，Qiu and Yang(1999)还应用激光雷达和光度计综合探测了1988年4月北京地区三次沙尘暴过程中大气气溶胶光学特性及其远距离输送时的垂直结构。刘东等(2003)用L300偏振激光雷达监测2001年4月11日和4月14日合肥地区的两次沙尘天气过程，沙尘气溶胶后向散射退偏振比的探测结果表明：合肥西郊上空沙尘气溶胶的退偏振比在0.2～0.3，但是剧烈沙尘暴的气溶胶退偏振比可达到0.4。董旭辉等(2007)用日本国立环境研究所(NIES)研制的双波长(532和1064 nm)偏振激光雷达观测的后向散射系数、退偏比和双波长信号比等对沙尘天气的气溶胶特征进行解析，并对垂直方向沙尘浓度的分布进行了计算。研究表明：退偏振比＞0.1时，双波长信号比＞0.4，即可判断为沙尘天气。张怀清等(2007& lt; span style='font-family:宋体'>)用LB10-D200激光雷达，对2006年4月北京地区天气连续监测，研究了沙尘天气的大气垂直结构及其发展。研究结果表明：沙尘层AOT对整个大气AOT的贡献率约为60%～80%。周碧等(2011)用2007年1～4月兰州大学半干旱气候与环境观测站激光雷达资料，反演了晴空无云日和沙尘过程大气气溶胶消光系数和光学厚度。结果表明，兰州远郊榆中地区沙尘天气时6 km以下气溶胶消光系数较大，为0.1～1 km-1；AOT最大时可达3.5。李崇(2011)用安徽光机所研制的AML-3车载测污激光雷达系统在沙尘天气的观测资料，反演计算沙尘天气期间合肥地区的气溶胶消光系数垂直廓线和AOT，分析发现：沙尘天气过境前后，气溶胶的垂直分布有明显的差别。源于西北地区的沙尘天气一般在合肥上空3～6 km高度出现浓度很高的沙尘气溶胶层；源于合肥局地区域的沙尘天气，则在近地面0～3 km处形成较高浓度的沙尘气溶胶层。
Spinhirne(1993)提出微脉冲激光雷达(Micro Pulse Lidar，MPL)的概念，其与普通激光雷达相比，有以下几个优点：1)连续工作时间长，MPL采用固态二极管激光器，使其工作寿命远超过普通激光雷达，一年只需进行两次维护即可保持长时间运行；2)脉冲能量低，出射脉冲能量相对于普通激光雷达的0.1～1.0焦耳降到几个微焦，对人眼安全，可提高监视仪器运转的安全性，确保系统的稳定性，还使仪器的自动运行成功实现；3)脉冲重复频率高，相对于普通激光雷达的几十赫兹(Hz)它的脉冲频率达到几千赫兹，而脉冲宽度达到几十到几百纳秒，使得空间分辨能力达到几十米的精度(李成才等，2004)。由于MPL的这些优点，它被广泛用于气溶胶和云的移动观测。目前正在运行的全球微脉冲激光雷达网(& lt; span lang="EN-US" style='font-family:"Times New Roman"，"serif"' xml:lang="EN-US">MPLNET)由20多台MPL组成，是美国国家宇航局(NASA)的全球观测系统(EOS)计划资助的一个项目(http://mplnet.gsfc. nasa.gov/)用于监测气溶胶和云的垂直分布信息，也为卫星遥感提供气溶胶观测的校验。
安徽光机所于 2001 年研制成功了微脉冲激光雷达MPL-A1，具备了昼夜长时间连续运行能力(徐赤东和纪玉峰，2008)。中国海洋大学于2004年研制成功了微脉冲激光雷达，并取得了测量结果(张园明，2009)。
李成才等(2004)利用MODIS可见光通道AOT资料和MPL 523 nm气溶胶消光系数垂直分布观测资料，分析了珠江三角洲地区2003年6月一次气溶胶污染过程中AOT的分布特征、气溶胶消光系数廓线的演变，表明该污染过程是弱高压控制下的区域性污染，香港地区污染物浓度的上升与区域性输送有直接关系。刘诚等(2006)利用MPL对2004年夏季西藏那曲和北京郊区对流层大气气溶胶的光学特性进行了测量和分析，给出两地气溶胶消光系数的垂直分布及那曲的大气边界层高度。Huang et al.(2008a)利用MPL观测资料，结合太阳光度计观测，分析了黄土高原上空气溶胶的垂直分布特征。中国海洋大学海洋遥感研究所还开展了& lt; /span>MPL的飞行试验，MPL装载在CMS-3807飞机 上，在青岛周边海域进行了飞行探测。张园明和刘智深(2009)介绍了该机载MPL及其数据处理 方法，将MPL计算的AOT与MODIS的AOT进 行比较。
杨晓武(2009)用上海市浦东区气象局的MPL资料反演得到气溶胶消光系数廓线，分析了消光系数的变化特征及与某些气象要素关系。毛晓琴(2010)，潘鹄(2010)利用上海MPL观测资料研究了边界层对灰霾天气的影响，发现边界层的高度与气溶胶的垂直扩散有着密切的关系，边界层低时气溶胶在底层积聚会导致污染加剧。丁辉(2012)基于安徽寿县地区2008年5月14日～12月28日晴天无云条件下的MPL观测资料，结合无线电探空资料对寿县地区气溶胶消光系数廓线垂直分布特征以及混合层高度的演变特征做了研究。
激光雷达方程有两个未知数导致反演算法的不稳定，这是激光探测反演气溶胶光学特性的一个难题，另一难题是激光多次散射效应。国内许多学者多年来致力于反演方法与激光多次散射问题的研究(邱金桓等，2003a)。在激光雷达方程反演算法研究方面，中国科学院大气物理研究所的学者发展了多个反演算法。吕达仁等(1977)在一次散射的条件下导出了激光雷达方程的一个解析解。周诗健等(1981)进行了对流层大气消光系数几种激光探测方法的比较。邱金桓等(1988a)发展了一个约束求解方法，一个双波长激光反演方法，一个空间激光雷达方程反演方法，发现分子散射引起的激光雷达方程求解的不稳定性。吕达仁(1982)发展了一个考虑二次散射的激光雷达近似方程，并分析了该方程的一些普遍特性。邱金桓等(1992)，邱金桓和吕达仁(1992)发展了一个参数化的多次散射激光雷达方程，在该模式中首次引入了四个表征多次散射特性的因子，即几何消光因子、消光分布因子、前向散射因子和后向散射因子。该模式不仅适合于研究多次散射对激光回波信号和激光大气遥感的效应，而且对于考虑多次散射的激光大气探测，是一个较合适的应用模式。Yang et al.(1986)从理论上研究了利用多波段激光雷达反演气溶胶粒子谱和复折射指数的方法。
此外，胡顺星等(2006)介绍了一种激光雷达常数标定和AOT测量的新方法。利用太阳辐射计获得AOT，激光雷达可以获得35、40 km 高度的回波信号，在这一高度区间忽略气溶胶，大气模式提供大气分子散射系数，根据激光雷达方程计算出激光雷达常数。接着，以激光雷达35、40 km的大气分子后向散射回波信号来确定AOT。陈涛等(2010)从Mie散射激光雷达方程出发，得到边界值与激光雷达距离平方校正回波信号之间的等式关系，利用迭代法在低层大气中找到一个比较准确的后向散射系数的边界值，将该方法应用于实际激光雷达回波信号反演中，得到低层大气中气溶胶后向散射系数廓线，并与在对流层顶选取边界值反演得到气溶胶后向散射系数廓线进行比较。结果表明：提出的方法在低层大气中确定的后向散射系数边界值，可以较好地反演出低层大气中气溶胶后向散射系数廓线。
在大气气溶胶及其辐射特性参数垂直分布探测方面，中国科学院大气物理研究所和国内其他单位还利用有人和无人驾驶飞机以及系留气艇携带仪器，开展了一些测量研究。这里不予一一综述。 3.2 卫星遥感气溶胶
地基遥感气溶胶虽然可以获得较为准确的气溶胶信息，但是目前这种方法还不能用来遥感大范围的气溶胶光学特性。卫星遥感克服了地基探测方法的这些不足，特别在环境恶劣的边远地区和广阔的海洋地区，卫星遥感方法更能显示出它的优势(李正强和赵风生，2001；毛节泰等，2002b)。随着卫星探测手段和技术的不断提高，卫星遥感理论和方法的不断进步，卫星遥感已成为气溶胶研究不可替代的有效手段。 3.2.1 卫星获取气溶胶光学特性
国际上开展卫星资料遥感气溶胶的工作始于20世纪70年代，我国科学家于80年代开始进行了这方面的研究。赵柏林和余小鼎(1986)用NOAA AVHRR 资料，对渤海上空进行了单点的气溶胶卫星遥感研究。Zhou et al.(1994)用NOAA AVHRR 资料分析了1993 年4 月北京、天津上空的沙尘暴特性。刘广员和孙毅义(1997，1998)用NOAA AVHRR可见光单通道资料反演了晴空太平洋海域的气象能见度和AOT，并研究了NOAA AVHRR 双通道反演AOT的方法。
卫星接收到的辐射来源于地球大气的散射以及地表反射的复杂相互影响，卫星遥感陆地气溶胶长期以来存在地表反射率和气溶胶光学特征两方面同时未知的难题。因此，国内学者致力于探索一种从空间综合遥感地表反射率和AOT的方法。Qiu(1998)提出卫星综合遥感AOT和植被反射率的一个反演方法。吕达仁等(1998)进行了卫星同时遥感大气AOT与地表反射率的原理和数值试验研究。Qiu and Nobuo(2001)还研究了气溶胶光学特性的垂直分布特性对卫星遥感的影响。
NASA发射的Terra和Aqua卫星搭载的MODIS传感器具有36个通道，覆盖了紫外、可见、近红外、红外等通道，为反演气溶胶和地表特征提供了丰富的信息。NASA的MODIS Level 2气溶胶算法中，首先进行蓝光470 nm和红光660 nm通道地表反射率的确定，然后选择出10%～40%低地表反射率的像素点进行反演并取平均，作为10 km×10 km的代表值。在气溶胶模型的选取上，对于非沙尘型气溶胶，采用按地域和季节来确定气溶胶模 型的方法，中国东部和南部，在非沙尘情况下，取为工业城市型气溶胶(Kaufman et al.,1997)。国内开展了大量验证MODIS气溶胶产品在中国不同区域适用性的工作(毛节泰等，2002a；李成才等，2003；朱爱华等，2004；Xia et al.,2004；夏祥鳌，2006；Li et al.,2007b；Mi et al.,2007；王莉莉等，2007；李晓静等，2009；张莹和孙照渤，2010)；MODIS AOT产品也被广泛运用于气溶胶特性和辐射强迫、大尺度污染输送、沙尘气溶胶特性、区域空气质量监测等研究中(宗雪梅，2006；段婧和毛节泰，2007 ；王中挺等，2008；Liu et al.,2010；Li et al.,2009；何秀等，2010；Xue et al.,2011；郑卓云等，2011)；也有一些针对中国区域的MODIS气溶胶算法改进工作(白鸿涛等，2010；Li et al.,2012)。
大多数陆地表面反射辐射的偏振分量小且其时空变化也较小，而分子和气溶胶散射辐射强偏振，因此大气顶偏振反射率主要来自大气，在对大气分子信号进行订正后，偏振反射率的测量可用于反演陆地上空的气溶胶。“A-Train”卫星编队中的PARASOL(Polarization & Anisotropy of Reflectances for Atmospheric Sciences coupled with Observations from a Lidar)卫星搭载的POLDER仪器，实现了地气系统的偏振观测。基于此，国内学者也开展了矢量辐射传输算法及用POLDER多光谱、多角度偏振辐射资料遥感反演气溶胶特性的工作。阎邦华(1997)做了有关地基天光偏振观测、POLDER卫星数据整理与分析和向量辐射传输模式等基础性的工作，并结合实测数据和数值模拟，较系统地分析了地气系统中太阳辐射的定量偏振特征和该偏振特征与各种地表、气溶胶光学参数之间的控制关系，提出了一种利用偏振信息同时反演地表和气溶胶参数的新方法。韩志刚(1999)将标量辐射传输方程的矩阵指数求解模型推广到矢量情形，以此对倍加累加矢量辐射传输模式RT3(Evans and Stephens，1991)做 了对称倍加和动态EDI改进；从植被辐射传输的基本概念出发，导出均匀叶面取向分布、平面平行均匀植被的偏振反射模型；通过对RT3改进版、植被偏振反射模型边界条件、气溶胶模型和两层大气模型耦合，形成了气溶胶反演正问题模式系统。利用POLDER-1/ADEOS-I偏振通道资料，对位于内蒙古和蒙古的两个草原测点进行了气溶胶反演试验，结果显示模式系统具有同时反演气溶胶有效半径和光学厚度的能力。段民征(2001)联合标量辐射和偏振辐射，利用POLDER-1/ADEOS-I偏振通道资料，给出我国华北地区的AOT和地表反照率的区域分布，并与地基观测资料和其他结果进行了对比验证分析，取得了比较合理的空间分布定量结果。Fan et al.(2008，2009)用地面AERONET气溶胶资料，对中国北京地区的POLDER-2和PARASOL气溶胶产品进行了验证，结果显示POLDER气溶胶产品可以很好地表征半径小于0.3 μm主要来自人类污染排放的细粒子气溶胶贡献；并对北京地区几种典型天气条件下的气溶胶光学特性做了PARASOL卫星反演试验及验证分析。孙夏和赵慧洁(2009)发展了用反射率和偏振反射率查找表反演气溶胶光学参数和地表反射率的方法，实现了北京、香河和Dalanzadgad测站AOT、粒子半径、复折射指数和地表反射率的反演。王中挺等(2009)用单次散射近似方法开展了PARASOL 多角度偏振数据反演北京地区AOT的试验研究，结果表明：多角度偏振方法反演陆地气溶胶精度稳定，受季节和地表类型的影响小，但精度较低还需作进一步的改进。苏小莉(2010)用东亚地区14个AERONET&l t;/ span>地基测站实现了东亚地区POLDER-3陆地气溶胶产品的区域验证，用验证后有质量保证的POLDER-3气溶胶产品，分析讨论了东亚地区细模态气溶胶的空间分布及季节变化。Cheng et al.(2011)发展了用PARASOL 多角度偏振资料反演AOT和细模态比(Fine Mode Fraction)的方法，对东亚地区气溶胶做了反演试验，并用AERONET地基观测结果做了比较验证。邵培等(2012)用POLDER偏振资料反演了北京市2005～2010年的AOT，用AERONET气溶胶资料对反演结果做了验证，给出北京地区AOT的时空分布。
由于湖面水体的反射率比较小且较均匀，毛节泰等(2001)提出用地球静止卫星GMS在一段时间内的最小表观反射率确定湖面反射率，再用此湖面反射率来反演得到AOT的方法。用该方法从GMS-5静止卫星资料遥感了我国大陆25个湖面上空的AOT，结果显示：用卫星反演湖面上空的 AOT可以提供大陆上空气溶胶的信息(张军华等，2003)。李正强和赵风生(2001)开发了一个用GMS-5卫星可见光通道观测资料实时反演AOT的应用软件，用该软件分析了渤海湾地区AOT的时空变化。任通等(2011)探讨了用中国风云FY-2C 静止卫星可见光资料反演AOT的方法。通过计算一个月中每日同一时刻平均地表反射率来降低地表反射率估计的随机性，讨论了该方法中无云晴空大气AOT 值的不同假设对结果的影响。将2008 年5月由FY-2C 可见光资料反演得到的AOT产品分别与东亚6 个AERONET站点的AOT 产品及MODIS AOT 产品进行了比较，分析了FY-2C AOT 产品算法的误差来源和降低误差影响以及改善产品质量的方案。高玲等(2012)用日本静止气象卫星MTSAT可见光通道资料反演了2008年5月中国地区陆地上空AOT，将得到的结果分别与AERONET站点的地面观测值及MODIS AOT产品进行比较，表明MTSAT反演结果可以反映AOT的日变化信息。此外，胡秀清等(2003，2007)和高庆先等(2004)开展了用静止气象卫星(GMS- 5)监测沙尘暴的研究工作。 3.2.2 卫星探测气溶胶垂直分布及长距离输送
“A-Train”卫星编队中的CALIPSO(Cloud- Aerosol Lidar and Infrared Pathfinder Satellite Obser- vation)卫星于2006年4月28日发射升空，其搭 载了一台正交极化云—气溶胶激光雷达(CALIOP，Cloud-Aerosol Lidar with Orthogonal Polarization)，CALIOP可获得昼夜两次2个波长(532，1064 nm)的后向散射系数廓线、532 nm体积退偏比垂直廓线及两个波长的色比值。Huang et al.(2007，2008b)基于CALIPSO数据分析表明夏季塔克拉玛干沙尘气溶胶可输送至青藏高原北坡，导致高原气溶胶光学厚度夏季偏高，Xia et al.(2008b)基于MISR气溶胶光学厚度数据分析表明青藏高原北坡和塔克拉玛干沙漠地区夏季气溶胶光学厚度年际变化显著相关，印证了Huang et al.(2007，2008b)的结论。Xia et al.(2011)基于CALIPSO以及纳木错太阳光度计等观测数据分析表明，南亚地区生物质燃烧和高人为污染排放导致在青藏高原南坡堆积高浓度气溶胶，在地形和大气环流输送配合下南亚地区人为气溶胶可输送至青藏高原中部地区，这为Lau et al.(2006)提出的气溶胶热泵效应提供了观测基础。张冰(2007)用地基高光谱分辨率激光雷达和星载 CALIPSO 激光雷达对青岛地区的大气消光特性进行探测研究。马盈盈等(2009)分析了2006年6月20日～2007年2月3日CALIPSO卫星经过中国东南部地区(17°～31°N，109°～126°N)的星载激光雷达数据，描述了该地区AOT随高度的变化及其时空分布特征。陈勇航等(2009)用CALIOP观测资料，分析了2007年3月28日～4月2日由西向东影响我国多个省、市、自治区的一次远程强沙尘污染传输过程，对后向散射系数、退偏比、色比等光学特性参数进行了研究，表明CALIPSO数据能较好反映强沙尘远程传输过程中沙尘气溶胶 光学特性的垂直分布特征及其粒子大小、不规则性随高度的变化特征。申莉莉等(2010)联合气象资料、后向轨迹模拟(HYSPLIT)和CALIOP观测资料，分析了 2008年5月25～29日影响我国北部地区的沙尘天气过程。结果表明，此次沙尘天气过程中，沙尘气溶胶的退偏振比约为0.10～0.38，沙尘主要分布在海拔2～4 km，最高可达5 km。此外，CALIOP数据也广泛运用于城市地区污染事件过程中气溶胶光学和微物理属性的垂直分布特征研究(刘琼等，2012；徐婷婷等，2012)。
理论和观测研究都表明，强火山爆发送入平流层的气溶胶直接或间接地影响全球气候变化，陈洪滨等(1994)用SAGE(Stratospheric Aerosol & Gas Experiment)卫星探测的气溶胶消光系数(1020 nm)资料，分析了平流层气溶胶在皮纳图博火山爆发前后(1990～1992年)一个较长期的变化特征。 4 小结和展望
本文从地基和卫星观测两大方面详细阐述了我国大气气溶胶辐射特性观测方面的研究进展，到目前为止，国内虽然已经进行了大量有关气溶胶特性的观测与研究，积累了大量有价值的观测资料，但长期系统连续的观测仍需加强。
除了直接观测和遥感反演获取气溶胶特性外，数值模式也可以根据已知的物理规律，得到一些尚无法直接观测到的数据，包括一些无法观测到的物理量或没有直接观测数据的点位或时段，而且可以用于估计全球或区域的气溶胶气候效应(毛节泰和李成才，2005)。气候模式估算的结果与实际观测的差别还很大，造成差别的原因有多种：气溶胶特性及含量的时空变化大，还没有精确的气溶胶模型支持模式计算；目前模式所用的气溶胶模型对气溶胶化学组分、粒子形状、谱分布、复折射指数、混合状态等信息还采用经验值或做相应的假设，这增加了准确模拟和预测气候系统对直接辐射强迫响应的困难；由于气溶胶粒子与云滴凝结核、云滴凝结核与云滴数密度、云滴数密度与云滴有效半径及云的光学特征之间关系的复杂性，使得气溶胶间接辐射强迫的研究存在更大的困难。
因此需要将直接在线观测、遥感反演观测和数值模式模拟三种途径有机地结合起来，建立综合的气溶胶观测资料中心，完善气溶胶观测规范，做好质量控制，整合各研究实体获得的气溶胶资料，才能得到能用于研究气候变化和大气环境问题所需的基础数据。
致谢 感谢兰州大学半干旱气候与环境观测站(SACOL)提供的CE-318气溶胶观测资料。
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