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大气波导是一类特殊的大气异常折射现象,海洋由于其特殊性,大气波导出现的频率很高。海上大气波导的形成与海洋大气边界层（marine atmospheric boundary layer,MABL）结构密切相关,气溶胶通过气溶胶-云-辐射相互作用会对MABL产生影响,而且海洋作为重要的下垫面强迫,会直接影响MABL的结构。为了研究气溶胶和海洋下垫面强迫对海上大气波导的影响,本文以2016年和2018年两次海调调查中的大气波导过程和2009年一次台风型大气波导过程为研究对象,通过资料分析和WRF/WRF-Chem模式模拟,研究了气溶胶直接和间接效应及海温（sea surface temperature,SST）非均匀性、准确性和时变性对海上大气波导的影响。2016年5月进行的西北太平洋海气相互作用海洋调查中,观测到了一次持续时间长且高度具有突变的远海超强悬空波导过程,利用海调GPS探空和自动气象观测系统数据,欧洲中期天气预报中心（european centre for medium-range weather forecasts,ECMWF）再分析资料,葵花卫星云图资料和Weather Research and Forecasting（WRF）模式对此次强悬空波导过程的维持和突变进行了分析,同时初步检验了WRF模式对此次海上强悬空波导过程的模拟能力,在此基础上更为完整地揭示此次波导过程的时空分布和演变特征。结果表明持续观测到的顶高750～1050 m、平均强度38 M units左右的强悬空波导是由于高压下沉逆温和强干空气团控制形成的,数值模式对此类强悬空波导具有非常好的模拟能力;而此后观测到的顶高突增、强度减弱的较强悬空波导,形成于海上低空急流（marine low-level jet,MLLJ）伴随的风切变湍涡引起的逆温和湿度锐减,MLLJ最大风速的高度对应于陷获层底。但是与急流相关的悬空波导通常较弱,且由于风切变引起的湍涡尺度很小,难以准确参数化,因此中尺度模式很难准确模拟出此类波导。远海悬空波导陷获层底的位置通常与边界层浅云的云顶有很好的对应,气溶胶与边界层浅云的相互作用及其产生的辐射强迫将改变悬空波导的结构。利用WRF-Chem模式,通过设计不包含（EXP0,相当于WRF模式）和包含完整气溶胶-云-辐射效应（EXP1）的两组对比试验,对2016年5月观测到远海高压型超强悬空波导过程进行了模拟分析,结果表明远海高压天气形势下,EXP1试验模拟的由气溶胶活化后形成的云滴数浓度（代表真实情况）比EXP0试验的云滴数浓度预设常值(100个cm-3)偏低。当伴随边界层浅云出现时,考虑真实气溶胶-云-辐射效应的EXP1试验,模拟的波导顶高和强度较EXP0试验更接近于实测,说明在有边界层浅云出现的远海区域,包含完整气溶胶-云-辐射效应的WRF-Chem模式有利于提高悬空波导特征量的模拟效果。为了进一步研究气溶胶对大气波导的影响,以伴有超强悬空波导的2009年“卢碧”台风为个例,利用WRF-Chem模式,通过改变气溶胶初始和边界条件,设计CTL（考虑临近大陆人为气溶胶的卷入及其直接和间接效应,代表污染大气环境）和CLEAN试验（以海盐气溶胶为主,代表清洁海洋大气环境）,并在此基础上增加CTLARIOFF试验（同CTL,但关闭直接效应）,进一步讨论并分离气溶胶-辐射相互作用（aerosol-radiation interaction,ARI）的直接效应和气溶胶-云相互作用（aerosol-cloud interaction,ACI）的间接效应的贡献。结果表明人为气溶胶在台风外围雨带和眼墙均有渗透,考虑真实气溶胶效应后的CTL试验可以整体减弱台风的强度并与观测更为接近。ARI对台风强度、眼墙及外雨带对流和降水变化的影响相对ACI是占主导的,且两者的作用正好相反。ACI主要促进了眼墙混合云降水过程,使得眼墙强对流得以维持,因此台风强度增强。而ARI的作用正好相反,ARI效应通过吸收性气溶胶,加热了台风远外围1～2 km高度处的低层大气,加热后的大气在径向入流过程中,首先经过台风外围雨带,因低层增温有利于对流发展,引起外雨带对流增强,阻止了暖湿气流向眼墙的输送,使得眼墙对流和台风强度减弱。在台风临近大陆的污染环境中,ARI相对ACI占主导,且利用WRF-Chem模式完整考虑气溶胶-辐射-云相互作用,可以改进台风强度和降水分布的模拟效果。对台风远外围大气波导的研究表明,气溶胶浓度的改变能够显著影响模式模拟的大气波导出现的区域大小和高度,不包含人为气溶胶的清洁试验（CLEAN0试验,初始和边界条件中人为气溶胶浓度设为0）与包含人为气溶胶的污染试验（CTL试验）相比,模拟的波导格点数增加了45%,顶高下降了172 m。气溶胶对台风远外围大气波导的影响主要是通过ACI来实现的,ARI的影响很小。气溶胶浓度增加后,云滴数增多,云滴有效半径减小,云水蒸发加剧,且暖雨过程受到抑制,所以边界层顶附近湿度增加,温度降低,使得“干舌”的面积减小,所以CTL试验模拟的波导区域面积减小。而在CLEAN0试验中500 m以下边界层低层由于云滴的蒸发和更多降水的产生,变得更加湿冷,这使得边界层的发展受到限制,所以边界层高度下降,模拟的波导高度下降。2018年春季航次海气相互作用观测实验曾两次穿越黑潮海域获取了珍贵的观测数据,本文在此基础上,结合ECMWF再分析资料,利用HYSPLIT模式进行气块轨迹溯源,分离出两个重要的观测时段。S1段（持续约21个小时）气流从暖海水吹向冷海水,以稳定层结为主,其间因SST锋的存在气流由黑潮主体的暖水区吹向大陆冷海域时,因两者的强烈温差形成具有强逆温层的海洋内边界层,并伴随海雾的生成,导致此处蒸发波导高度（evaporation duct height,EDH）突降为零;此外气流从暖海水吹向冷海水后形成的稳定层结也与其他开阔海域的不稳定层结形成鲜明对比,造成蒸发波导非均匀性加强。此后持续近66个小时的S2段,气流由冷海水吹向暖海水,以近中性弱不稳定层结为主,此时模型诊断结果可信度很高,EDH值基本维持在12 m左右。黑潮海域SST锋区的存在会加剧蒸发波导结构的预测难度,是后续研究亟待解决的问题。利用2018年春季航次海气相互作用观测实验观测资料,采用FNL、RTG、HYCOM和REMSS四种不同的海温场资料驱动WRF模式,研究了海温非均匀性、准确性和时变性对大气波导模拟的影响。通过模拟结果与观测数据比较发现,HYCOM海温资料在黑潮海域的代表性最好,采用HYCOM海温资料的试验模拟的气象要素和EDH与观测吻合的最好。对比不同的试验结果发现海温场的不同不仅会影响底层大气的温度和湿度,对蒸发波导的模拟产生影响,还会对边界层中上层产生影响,对低空大气波导的出现频率、强度和高度的模拟产生影响。