MODIS C006气溶胶产品评估及其在省域大气污染研究中的应用

这是一篇关于MODIS C006,气溶胶光学厚度,AERONET,PM2.5,相关性分析,浙北平原,杭州市的论文, 主要内容为目前,我国城市空气污染日益严重,表现出多污染物共存、多污染源叠加的特点。近年来,我国东部地区由细粒子气溶胶污染引发的灰霾天气迅速增加。因此有必要加强对气溶胶特别是细粒子的监控力度。相较于地面观测,气溶胶的卫星遥感具有大面积同步客观观测、省时省力和成本低等优势,可以提供污染物的空间分布和变化趋势。MODIS (MODerate-resolution Imaging Spectroradiometer,中分辨率成像光谱仪)气溶胶产品是目前应用最为广泛的气溶胶卫星观测资料。为满足局地环境空气质量监测的需求,NASA于2014年公布的MODIS C006版本气溶胶产品较C051版本有较大改进动,并新发布了3km高空间分辨率的气溶胶产品。本文以浙江省为研究区,验证了MODIS气溶胶产品C006的精度和产品适用性,结合地面观测资料进行了杭州市区C006产品的空气质量响应关系研究,并开展了2002～2013年浙北平原气溶胶光学特性的长期变化分析,得出以下主要结论：1、MODIS气溶胶产品C006的精度得到验证,证明其可用于大气环境质量研究。MYD04L2C051、MYD04L2C006 和 MYD043K C006对比结果表明,各产品在浙江省范围的AOD分布规律一致,AOD单点值和区域平均值的拟合度较高。三种产品的AOD月均值显著相关,表明产品选择对AOD逐月变化趋势分析无明显影响。算法改动对不同地表类型的影响有所差异：各产品AOD在城市点位的拟合度低于植被覆盖点位；在植被覆盖地表L2C006的AOD较L2C051和3KC006表现为系统性偏高。与AERONET的对比验证显示, MODISAOD在HangzhouCity、HangzhouZFU、Qiandaohu和LA-TM达到一定精度(R2=0.7110～0.8920,EE%=46.7%～84.1%)。相较于C051产品,C006的10km和3km产品在植被覆盖良好站点与AERONE T的拟合度和精度得到提升,但在城市站点的精度稍有下降。典型日研究显示,因云检测和海陆掩码的算法改动,L2C006和3KC006的影像有效数据比例分别较L2C051下降了6.31%～10.96%和32.37%～37.96%,有效数据覆盖度明显下降。2、MODIS气溶胶产品C006的空气质量响应关系研究表明,卫星遥感具有探测近地面颗粒物浓度的能力,并且高度订正和湿度订正可提高卫星遥感反演PM2.5的准确度,但较之10km中分辨率产品,3km高分辨率产品因AOD精度和覆盖度的限制而未体现明显优势。全年数据分析显示,AOD采样窗口越小,其与PM2.5相关性越高；高度订正和湿度订正均可显著提高PM2.5-AOD相关度。PM2.5-AOD相关性具有季节差异：春夏秋三季PM2.5-AOD相关度较高(R=0.52～0.76,0.66～0.79和0.66～0.75)；冬季最低(R=0.51～0.53)且湿度校正效果不理想。在春季和夏季,3km产品与PM2.s的相关度优于10km产品,但在秋季和冬季10km产品更佳。秋季反演模型的案例验证结果显示,高度订正和湿度订正使得10km 和 3km产品的PM2.5反演误差平均值分别从14μg/m3、16μg/m3减小到6μg/m3、9μg/m3,反映湿度因子对PM2.5-AOD相关性的影响不可忽略,同时10km产品的PM2.s反演精度略优于3km产品。3、利用C006的10km产品进行2002～2013年浙北平原气溶胶光学厚度长期变化趋势分析。在逐月变化上,2002～2013年AOD月均值逐月时间序列具有明显的周期性变化规律,无显著变化趋势(P>0.05)。在季节变化上,AOD季节差异显著,除2008年和2013年,历年大多以春夏季AOD高于秋冬季。在年际变化上,2002～2013年浙北平原AOD年均值先升后降,2008年起呈下降趋势。浙北平原AOD空间分布差异显著,平原中部地区污染重于周边地区。

基于CALIPSO卫星信号探测数据对气溶胶特性的研究

这是一篇关于CALIPSO,气溶胶,光学厚度,PM2.5的论文, 主要内容为论文主要通过对CALIPSO卫星采集获得的一级和二级气溶胶廓线数据的分析，研究了局部气溶胶特性及全国范围内气溶胶光学厚度的变化规律。 本工作在完成了相关数据的下载及筛选后，先利用一级数据结合去偏振度对天津地区2014年1月至4月大气气溶胶分布特性进行了分析研究，对二级数据进行的处理主要包括以下几个方面：首先，对天津地区的气溶胶垂直分布特征进行了分类，根据其消光系数廓线特性的不同分成了五类，并列举出了各类型中具有代表性的消光系数廓线图；然后，利用Matlab软件编写程序，对二级数据进行了进一步处理计算，获得了气溶胶光学厚度，再分别选取线性、一元二次、乘幂、对数、指数五种类型函数对气溶胶光学厚度和PM2.5浓度进行模拟拟合，探究了天津地区气溶胶光学厚度与PM2.5浓度的关系；最后，实验选取了全国范围内比较具有代表性的七座城市，对近七年来全国范围内气溶胶光学厚度的特征进行了分析，得到了全国范围内气溶胶光学厚度在时间和空间上的变化规律。 研究结果表明：1）天津地区2014年1月至4月期间，高空0.2km-4km和8km-10km处存在大量非规则性气溶胶粒子，初步推断，0.2km-4km处的非规则性气溶胶粒子与该时间段天津地区雾霾多发有着密切的关系；而8km-10km处大量气溶胶粒子的存在可能是由于沙尘和卷云层的存在而引起的；2）对气溶胶光学厚度和PM2.5浓度进行拟合显示这两者具有一定的相关性，且一元二次拟合相关性程度最高，此外，季节性也较明显，春夏季节的相关性明显高于秋冬季节；3）具有代表性的七座城近几年气溶胶光学厚度基本稳定在0.38-0.46之间，并有增加的趋势；且全国气溶胶光学厚度整体趋势呈现西北、东北地区较低，而华中、华南地区偏高的地域差异；同时发现月平均气溶胶光学厚度与能见度之间存在着一定的负相关，西北、东北地区的相关系数较大，而在中部和南部地区，秋冬季节相关性较小，但春夏季节仍有良好的负相关关系。 通过以上研究，本工作得到了一些气溶胶特性与大气变化之间的相关规律，从而推出，气溶胶的光学特性会在一定程度上影响到大气的变化，同时，本实验也在说明了利用CALIPSO卫星数据研究大气变化规律具有一定的可行性。

MODIS C006气溶胶产品评估及其在省域大气污染研究中的应用

这是一篇关于MODIS C006,气溶胶光学厚度,AERONET,PM2.5,相关性分析,浙北平原,杭州市的论文, 主要内容为目前,我国城市空气污染日益严重,表现出多污染物共存、多污染源叠加的特点。近年来,我国东部地区由细粒子气溶胶污染引发的灰霾天气迅速增加。因此有必要加强对气溶胶特别是细粒子的监控力度。相较于地面观测,气溶胶的卫星遥感具有大面积同步客观观测、省时省力和成本低等优势,可以提供污染物的空间分布和变化趋势。MODIS (MODerate-resolution Imaging Spectroradiometer,中分辨率成像光谱仪)气溶胶产品是目前应用最为广泛的气溶胶卫星观测资料。为满足局地环境空气质量监测的需求,NASA于2014年公布的MODIS C006版本气溶胶产品较C051版本有较大改进动,并新发布了3km高空间分辨率的气溶胶产品。本文以浙江省为研究区,验证了MODIS气溶胶产品C006的精度和产品适用性,结合地面观测资料进行了杭州市区C006产品的空气质量响应关系研究,并开展了2002～2013年浙北平原气溶胶光学特性的长期变化分析,得出以下主要结论：1、MODIS气溶胶产品C006的精度得到验证,证明其可用于大气环境质量研究。MYD04L2C051、MYD04L2C006 和 MYD043K C006对比结果表明,各产品在浙江省范围的AOD分布规律一致,AOD单点值和区域平均值的拟合度较高。三种产品的AOD月均值显著相关,表明产品选择对AOD逐月变化趋势分析无明显影响。算法改动对不同地表类型的影响有所差异：各产品AOD在城市点位的拟合度低于植被覆盖点位；在植被覆盖地表L2C006的AOD较L2C051和3KC006表现为系统性偏高。与AERONET的对比验证显示, MODISAOD在HangzhouCity、HangzhouZFU、Qiandaohu和LA-TM达到一定精度(R2=0.7110～0.8920,EE%=46.7%～84.1%)。相较于C051产品,C006的10km和3km产品在植被覆盖良好站点与AERONE T的拟合度和精度得到提升,但在城市站点的精度稍有下降。典型日研究显示,因云检测和海陆掩码的算法改动,L2C006和3KC006的影像有效数据比例分别较L2C051下降了6.31%～10.96%和32.37%～37.96%,有效数据覆盖度明显下降。2、MODIS气溶胶产品C006的空气质量响应关系研究表明,卫星遥感具有探测近地面颗粒物浓度的能力,并且高度订正和湿度订正可提高卫星遥感反演PM2.5的准确度,但较之10km中分辨率产品,3km高分辨率产品因AOD精度和覆盖度的限制而未体现明显优势。全年数据分析显示,AOD采样窗口越小,其与PM2.5相关性越高；高度订正和湿度订正均可显著提高PM2.5-AOD相关度。PM2.5-AOD相关性具有季节差异：春夏秋三季PM2.5-AOD相关度较高(R=0.52～0.76,0.66～0.79和0.66～0.75)；冬季最低(R=0.51～0.53)且湿度校正效果不理想。在春季和夏季,3km产品与PM2.s的相关度优于10km产品,但在秋季和冬季10km产品更佳。秋季反演模型的案例验证结果显示,高度订正和湿度订正使得10km 和 3km产品的PM2.5反演误差平均值分别从14μg/m3、16μg/m3减小到6μg/m3、9μg/m3,反映湿度因子对PM2.5-AOD相关性的影响不可忽略,同时10km产品的PM2.s反演精度略优于3km产品。3、利用C006的10km产品进行2002～2013年浙北平原气溶胶光学厚度长期变化趋势分析。在逐月变化上,2002～2013年AOD月均值逐月时间序列具有明显的周期性变化规律,无显著变化趋势(P>0.05)。在季节变化上,AOD季节差异显著,除2008年和2013年,历年大多以春夏季AOD高于秋冬季。在年际变化上,2002～2013年浙北平原AOD年均值先升后降,2008年起呈下降趋势。浙北平原AOD空间分布差异显著,平原中部地区污染重于周边地区。

北京南郊区与市区PM2.5中水溶性无机离子季节变化特征研究

这是一篇关于PM2.5,水溶性无机离子,季节变化,传输路径的论文, 主要内容为大气颗粒物会影响大气环境质量、气候和人类健康等。水溶性无机离子作为细颗粒物中的重要组分,其浓度和组分的变化对降水、大气能见度和成云过程都产生影响,甚至涉及跨区域污染等。本研究利用中国科学院大气物理研究所自主研发的大气细颗粒物快速捕集及化学成分在线分析系统(RCFP-IC)对北京南郊区与市区大气PM2.5中的水溶性无机离子进行为期1a的同步观测研究,阐述了南郊区与市区在典型污染事件过程中水溶性无机离子的变化特征,并探讨了南郊区与市区水溶性无机离子的季节变化和影响两区域污染主要因子,从而进一步对生态环境效用的研究奠定基础。该研究结果表明:(1)冬季市区水溶性无机离子总质量浓度:SO42->NH4+>NO3->Cl->K+>Ca2+>NO2->Na+>Mg2+,南郊区水溶性无机离子总质量浓度:SO42->NO3->NH4+>Cl->Ca2+>K+>NO2->Na+>Mg2+,两区域主要的水溶性无机离子为SO42-、NH4+、NO3-及Cl-。在污染过程中,两区域污染源为二次源、土壤风沙尘和建筑扬尘的混合源,影响南郊区污染的气象因子为低温和低混合层高度,以及外来输送的污染物叠加本地源排放污染物,影响市区污染形成的气象因子为低温、低风速、较低混合层高度,以及本地源排放污染物的累积。(2)春季市区水溶性无机离子为SO42->NH4+>NO3->Cl->Ca2+>NO2->K+>Na+>Mg2+,南郊区水溶性无机离子为SO42->NO3->NH4+>Ca2+>Cl->NO2->K+>Na+>Mg2+,两区域主要的水溶性无机离子为SO42-、NH4+、NO3-及Ca2+,在污染过程中,南郊区以局地扬尘占主导,市区以外来沙尘输送占主导。南郊区二次离子浓度增加主要受到偏南高空气团的影响,市区沙尘污染主要受西北低空气团的影响。(3)夏季市区水溶性无机离子为SO42->NH4+>NO3->Ca2+>Cl->NO2->Mg2+>K+>Na+,南郊区水溶性无机离子为SO42->NO3->NH4+>Cl->NO2->Na+>Ca2+>Mg2+>K+,两区域主要的水溶性无机离子为SO42-、NH4+、NO3-及Cl-。在污染过程中,两区域水溶性无机离子浓度的变化取决于SO42-生成量。南郊区和市区污染以移动源为主。南郊区与市区污染受南向污染气团的作用。(4)秋季市区水溶性无机离子为SO42->NH4+>NO3->K+>Cl->Ca2+>NO2->Na+>Mg2+,南郊区水溶性无机离子为SO42->NO3->NH4+>K+>Cl->Ca2+>NO2->Na+>Mg2+,两区域主要的水溶性无机离子为SO42-、NH4+、NO3-及K+。在污染过程中,高湿度、静稳天气遇上缓慢而持续的西南风是污染形成的主要气象因素。影响南郊区污染的主要来源为二次源、扬尘源、生物质燃烧源,且其污染主要受到西南方向的低空污染气团的影响。综上所述,影响南郊区与市区污染的主要气象因子为温度、相对湿度、混合层高度及风速风向,且南向污染气团的作用会加速南郊区污染的形成。

南京江北新区工业区四季湿沉降的化学特征变化分析

这是一篇关于湿沉降,PM2.5,南京江北新区,降水化学的论文, 主要内容为湿沉降和湿清除作为一个大气环境的一个重要反馈以及大气循环中的一个重要过程,其时空变化,理化特性,影响因子一直是学界的关注重点,本实验通过从2015年4月初到2016年五月中旬在南京江北新区南京信息工程大学采样点的不间断降水收集,配合同步的大气PM2.5膜采样,对样品的无机离子,无机氮和可溶性有机碳进行检测分析,同时在线水溶性离子气体分析仪对降水天气下PM2.5中离子的逐小时变化,对湿沉降和对大气颗粒物湿清除过程之间的相互关系还有时空特征进行系统的分析,并得出以下结论。采样期间四季雨水pH均值为5.81,并无明显的酸雨特征;虽然致酸离子浓度偏高,但较高的Ca2+,Mg2+及NH4+浓度将其中和。人为活动排放的生成的二次气溶胶,主要包括NH4+,SO42-,NO3-等,对雨水化学组分贡献较大;而K+,Ca2+和Mg2+来源主要来自内陆的排放,特别是K+和Ca2+,海洋源贡献极小;K+更多受生物质和少量工业源贡献;Ca2+除了受扬尘影响,工业燃煤使用的脱硫设备中的石灰石也是其重要来源;Mg2+的来源除了大部分来自于地壳源,海盐也对其有超过10%的贡献。F-含量稀少且主要来自燃煤带来的副产物。降水样品中DOC占比13%,工业排放为其主要来源;降雨样品中无机氮存在明显的季节变化和成分类型分布,其中秋冬高,春夏低;成分以铵态氮为主。二次气溶胶的主要成分NH4+,SO42-,NO3-在降水天气被消除后对雨水中的对雨水中的对应离子贡献较明显,Ca2+和Mg2+的消除和在雨水中相关性弱,原因应与两种离子更多存在与粗颗粒中有关系。Na+和K+在降水天会明显的清除,但雨水中的来源主要为云中清除或高空的云下清除;而连续观测中降水对离子态的气溶胶成分有较好的清除效果,但对污染气体在降水天的清除降水并不是唯一原因。

乌鲁木齐市PM2.5理化特性研究——以气象局和黑山头采样点为例

这是一篇关于PM2.5,水溶性离子,有机碳,元素碳,来源,乌鲁木齐市的论文, 主要内容为大气颗粒物是我国最普遍、最主要的大气污染物,其不仅影响人体健康,还对大气化学反应、大气能见度、环境酸化、云的形成等产生重要影响。水溶性无机离子、有机碳、元素碳是细颗粒物的重要化学组分,与大气中的气体污染物状况密切相关,可以反映大气环境的质量状况。本研究利用新疆气象局站(以下简称气象局)和黑山头卫星站(以下简称黑山头)Grimm180在线监测数据,对乌鲁木齐市大气气溶胶数浓度和PM2.5质量浓度的分布特征进行了分析;并对新疆气象局年轮实验室(以下简称年轮室)和黑山头采集的PM2.5样品进行分析检测,探讨乌鲁木齐市大气PM2.5中水溶性离子和有机碳、元素碳的污染特征及来源,并对冬季气象因素对PM2.5的影响进行分析。得出以下结论:(1)气象局和黑山头气溶胶数浓度分布趋势一致,0.250.28μm之间的粒子数浓度最大;整体趋势表现为双峰型,第1峰出现在0.300.35μm之间,峰值分别为467.0个·cm-3和455.4个·cm-3;第2峰出现在4.05.0μm之间,峰值较小;粒径小于2.5μm的粒子数占到了粒子总数的99.88%;在粒径0.250.45μm范围内冬季气溶胶粒子数浓度最高,在粒径>0.45μm范围内秋季气溶胶粒子数浓度最高;在粒径0.251μm范围内夏季气溶胶粒子数浓度最低,在粒径>1μm范围内冬季数浓度最低;0.250.5μm粒径段内粒子占粒子总数的比例大小顺序为冬>春>夏>秋;0.82.5μm之间不同粒径段的粒子占粒子总数的比例大小顺序为夏>秋>春>冬;PM2.5数浓度小时变化采暖期表现为双峰型,非采暖期为不太明显的三峰型。(2)气象局和黑山头PM2.5平均质量浓度分别为61.77μg·m-3,43.42μg·m-3,超标率分别是30.81%和16.44%。采暖期气象局PM2.5质量浓度小时变化呈现单峰,在19:0021:00出现峰值;黑山头则呈现双峰,在6:008:00出现峰值,20:00出现一个不太明显的小峰;非采暖期气象局与黑山头PM2.5质量浓度小时变化趋势一致,均表现为双峰型。PM2.5质量浓度周中、周末差距并不大,社会活动的周中、周末差异不明显及地形和气象条件不利于大气污染物的扩散是主要原因。两个站点PM2.5质量浓度的季节变化均表现为冬季>秋季>春季>夏季,特殊的地理位置和不同季节污染源的排放强度、气象条件是导致PM2.5质量浓度随季节变化的主要原因。(3)年轮室和黑山头PM2.5中总离子浓度平均值分别为88.03μg·m-3和65.11μg·m-3,总离子浓度分别占到PM2.5质量浓度的51.21%和33.8%;年轮室各种离子的季节变化为:SO42-、NO3-、Cl-和NH4+冬季>秋季>春季>夏季,Na+冬季>秋季>夏季>春季,Ca2+秋季>夏季>春季>冬季;SO42-、NO3-和NH4+是PM2.5中主要的离子,(NH4)2SO4、NH4HSO4和NH4NO3是乌鲁木齐PM2.5中水溶性组分的可能结合方式;Cl-和K+主要来源于化石燃料和生物质的燃烧排放,Ca2+和Mg2+主要来自土壤、二次扬尘和燃煤。乌鲁木齐NO3-/SO42-为0.40,说明目前固定排放源仍然是乌鲁木齐大气污染物的主要来源。(4)年轮室站OC、EC的质量浓度分别为15.73μg·m-3和5.48μg·m-3,分别占PM2.5质量浓度的9.15%和3.19%,黑山头OC、EC的质量浓度分别为18.23μg·m-3和6.02μg·m-3,分别占PM2.5质量浓度的9.26%和3.06%;年轮室OC的月变化呈现单峰型,4月份浓度最小,1月份浓度最大,黑山头OC的月平均浓度1月份最大,6月份最小,两个站点EC浓度月分布均无明显的特征;OC质量浓度的季节变化是冬季>秋季>夏季>春季,EC质量浓度的季节变化是秋季>冬季>夏季>春季。OC/EC比值最高出现在冬季,两站点SOC浓度均在1、2月份较高;春、夏季OC、EC的相关性较高,说明OC、EC来源相对简单,秋、冬季相关性较低,OC、EC来源复杂。(5)乌鲁木齐冬季PM2.5主要来源于西北气流的输送,及东南郊区污染源的排放,相对湿度和风速对PM2.5的浓度积累影响较大。

高时空分辨率的中国近地面PM2.5浓度估算研究（2015-2019）

这是一篇关于PM2.5,AOD,遥感反演,CatBoost,小波函数,时空特征的论文, 主要内容为中国是目前全球PM2.5(fine particulate matter,细颗粒物)污染最严重的地区之一,严重影响我国气候、生态环境和居民健康。然而地面站点和卫星遥感都难以实现完整时空尺度下的PM2.5监测,稀疏的站点PM2.5数据难以代表地形复杂和城市水平复杂区域的PM2.5浓度分布,卫星数据又在获取周期和云雨等因素影响下存在时空覆盖上的缺失。因此本文以中国大陆近地面为研究区,开展2015～2019年全国尺度下逐日的遥感AOD(Aerosol Optical Depth,气溶胶光学厚度)缺失重建、PM2.5数据集构建及时空演变分析,主要研究内容与成果如下:(1)全国尺度高时空分辨率的PM2.5估算模型构建。基于机器学习模型CatBoost,首先利用高程数据和气象数据对遥感AOD缺失数据进行重建;然后,利用高程数据、气象数据和重建后的AOD数据,建立全国PM2.5日浓度分布估算模型。研究中发现,CatBoost比多元线性回归、支持向量回归和随机森林更适合PM2.5估算研究,模型中添加历史气象数据或结合小波函数都可以提升PM2.5估算模型的精度。其中,由小波函数和CatBoost构建的混合模型“Wavelet-CatBoost”,目前在全国完整时空尺度上估算PM2.5浓度分布的精度最高(R2=0.89)。(2)中国PM2.5浓度时空特征分析。结合“Wavelet-CatBoost”模型估算的1km分辨率PM2.5日分布数据,发现除新疆盆地空气污染较严重,其余地区的PM2.5分布基本符合“西低东高”规律,高值区域主要是京津冀、长江中下游平原以及四川盆地等地,除新疆盆地的西部地区主要呈现为低值。全国PM2.5浓度在冬春季较高,夏秋季较低,11月至2月空气污染最严重。此外,2015～2019年中国年均PM2.5浓度逐年下降,这与近几年国家大气污染防治工程有关。(3)中国PM2.5浓度分布数据应用。结合中国PM2.5日浓度分布数据,采用复经验正交分解函数对中国PM2.5扩散方式进行分析,发现:1)主要受人类活动影响的京津冀地区PM2.5向南扩散,强度从2017年开始减弱,原因与2017年政府开展的“打赢蓝天保卫战”项目有关;2)新疆盆地PM2.5向东扩散但强度变化不明显,原因是西部PM2.5的时空格局主要由自然地理条件决定。利用PM2.5月均值浓度分布数据,基于K-means聚类方法将PM2.5污染分为8个级别。结合中国PM2.5季节平均值,定性分析了ENSO(El Ni(?)o-Southern Oscillation)对中国大气污染的影响,证实了现有学术观点,即拉尼娜减弱中国北方雾霾,加强南方污染。结合PM2.5年均值数据和人口分布数据,计算了全国人口加权大气污染暴露水平,发现PM2.5人口暴露风险呈下降趋势,2019年,山东省暴露风险最高,北京市则下降为第二位。

基于CALIPSO卫星信号探测数据对气溶胶特性的研究

这是一篇关于CALIPSO,气溶胶,光学厚度,PM2.5的论文, 主要内容为论文主要通过对CALIPSO卫星采集获得的一级和二级气溶胶廓线数据的分析，研究了局部气溶胶特性及全国范围内气溶胶光学厚度的变化规律。 本工作在完成了相关数据的下载及筛选后，先利用一级数据结合去偏振度对天津地区2014年1月至4月大气气溶胶分布特性进行了分析研究，对二级数据进行的处理主要包括以下几个方面：首先，对天津地区的气溶胶垂直分布特征进行了分类，根据其消光系数廓线特性的不同分成了五类，并列举出了各类型中具有代表性的消光系数廓线图；然后，利用Matlab软件编写程序，对二级数据进行了进一步处理计算，获得了气溶胶光学厚度，再分别选取线性、一元二次、乘幂、对数、指数五种类型函数对气溶胶光学厚度和PM2.5浓度进行模拟拟合，探究了天津地区气溶胶光学厚度与PM2.5浓度的关系；最后，实验选取了全国范围内比较具有代表性的七座城市，对近七年来全国范围内气溶胶光学厚度的特征进行了分析，得到了全国范围内气溶胶光学厚度在时间和空间上的变化规律。 研究结果表明：1）天津地区2014年1月至4月期间，高空0.2km-4km和8km-10km处存在大量非规则性气溶胶粒子，初步推断，0.2km-4km处的非规则性气溶胶粒子与该时间段天津地区雾霾多发有着密切的关系；而8km-10km处大量气溶胶粒子的存在可能是由于沙尘和卷云层的存在而引起的；2）对气溶胶光学厚度和PM2.5浓度进行拟合显示这两者具有一定的相关性，且一元二次拟合相关性程度最高，此外，季节性也较明显，春夏季节的相关性明显高于秋冬季节；3）具有代表性的七座城近几年气溶胶光学厚度基本稳定在0.38-0.46之间，并有增加的趋势；且全国气溶胶光学厚度整体趋势呈现西北、东北地区较低，而华中、华南地区偏高的地域差异；同时发现月平均气溶胶光学厚度与能见度之间存在着一定的负相关，西北、东北地区的相关系数较大，而在中部和南部地区，秋冬季节相关性较小，但春夏季节仍有良好的负相关关系。 通过以上研究，本工作得到了一些气溶胶特性与大气变化之间的相关规律，从而推出，气溶胶的光学特性会在一定程度上影响到大气的变化，同时，本实验也在说明了利用CALIPSO卫星数据研究大气变化规律具有一定的可行性。