近年来,大气污染问题已成为公众关注的焦点,大气中可吸入颗粒物的增多会对城市生产生活产生重大影响,而大气气溶胶光学厚度可以在一定程度上反映地面污染状况,此外,气溶胶本身还具有气候、环境及健康效应,因而开展气溶胶光学厚度(Aerosol Optical Depth,AOD)的时空分布研究具有重要现实意义。星载激光雷达系统不仅可以实现全球范围的长时间连续探测,且在探测气溶胶垂直分布特性方面有其独特优势。本文利用NASA(National Aeronautics and Space Administration)的CALIPSO(The Cloud-Aerosol Lidar and Infrared Pathfinder Satellite Observation)卫星系统所探测到气溶胶数据,首先对中国地区气溶胶分布特性进行研究,并同空间分辨率为10km*10km的MODIS(MODerate-resolution Imaging Spectroradiometer)AOD产品进行对比分析,结果表明二者的时空分布总体上趋势较为一致,在空间分布上,CALIPSO与MODIS的AOD产品均显示中国存在显著的多个高值区和低值区：AOD高值区主要位于四川盆地、华北平原、长江中下游、两广地区以及西北部；而东北平原(含东三省)、内蒙古及东南丘陵地带形成AOD次高区；AOD低值区主要分布在由青藏高原、西南及四川西部地区。此外,CALIPSO反演获得的AOD在中国地区与MODIS的AOD存在系统性的偏差,总体偏低约0.2；相较其它区域,二者在东部地区相关系数最高,为0.518。在时间尺度上,二者均显著地呈现季节变化规律：春季最高,夏季次之,秋季和冬季相当。气溶胶光学厚度频率统计分析表明,两种卫星数据的频率分布以0.4为界,当AOD大于0.4时,二者的频率分布曲线非常一致,而当AOD小于0.4时,二者的频率分布出现差异：CALIPSO的AOD多聚集于小值区间内(0-0.12),而当AOD大于0.12小于0.4时,MODIS的AOD的频率高于CALIPSO的AOD。本文还通过分析上海地区2006-2011年CALIPSO的后向散射系数.偏振比和色比等垂直剖面参数,揭示了上海地区气溶胶的垂直分布及季节变化特征,并探讨了不同空气质量等级下上海地区气溶胶垂直分布特征。结果表明：上海地区气溶胶粒子多聚集在0-2km的高度上且具有明显的季节特征,冬春季节气溶胶粒子后向散射系数集中于0.005以上,颗粒物散射能力较大,其中冬季偏振比范围为0.15～0.25,色比范围为0.57-0.77,主要为不规则的小颗粒；夏季气溶胶粒子的偏振比(0.03～0.09)较小,气溶胶颗粒物较为规则；秋季各种形态的颗粒混合程度较高,其偏振比的范围为0.12～0.23,色比范围为0.58～0.9；不同污染等级下的气溶胶光学特性在垂直分布上具有明显的差异,在重污染时期散射能力大不规则颗粒物增多,垂直差异不明显,污染高度较高；轻度污染以规则颗粒物为主,颗粒物散射能力较小,表现出低层以粗颗粒为主,高层以细颗粒物为主的特征;轻微污染和无污染的气溶胶垂直分布类似,颗粒物散射能力较小。最后,本文结合上海市环境监测中心的空气质量实时发布系统的监测站点各污染物的实测数据、MODIS和CALIPSO卫星遥感数据、气象数据以及后向轨迹模式,对上海地区一次重污染过程进行了综合分析,结果表明：2013年11月15日,上海市平均空气质量指数(Air Quality Index,AQI)为218,多个监测站点AQI值在200以上,PM2.5浓度超过200μg·m＾(-3),出现了重度污染天气；卫星遥感获取的长江三角洲地区AOD时空分布特性则表明,11月15日上海地区AOD达到最高值(>1.5),且在垂直分布上,在1.5km以下形成一个较厚的以不规则粗颗粒物为主的气溶胶层,其后向散射能力较大,后向散射系数达到约0.01km-1sr-1。天气形势分析表明,受东北方向700hPa高空冷槽影响,上海地区地面处于槽后弱高压控制,加上地面风速较小,为重污染天气形成提供了有利的条件,而近地面大气逆温层的出现进一步限制了污染物的水平和垂直输送,是持续污染天气的重要原因；后向轨迹模式结果表明上海地区持续性重污染天气是在西北地区污染物远距离高空输送、上海市以北上游城市群污染物携带、及本地污染三方协力作用下形成的。综合分析表明,除本地污染源之外,造成这次重污染过程的主要原因是大尺度的天气背景与局地的气象条件所引起的。