大气气溶胶通过直接作用和间接作用在地球-大气辐射收支中扮演重要角色,对人类生活、生产有着重要影响,日益成为当前研究的热点。而气溶胶粒子谱是表征大气微物理特性的重要参数,其来源、形态、尺度、成分及时空变化机制都很难界定,是大气中不确定性成分之一。针对气溶胶粒子谱反演问题的的研究对于揭示颗粒物浓度、雾霾成因、粒径谱分布、大气污染和气候成因变化有重要的意义。但目前气溶胶粒子谱反演问题仍是当前的关键问题和研究热点,因此结合多波长激光雷达探测数据,我们实现一种新的GCV正则化算法对气溶胶粒子谱反演。本文提出使用GCV正则化算法对气溶胶粒子谱反演,通过光学参数积分方程的解、线性约束反演、广义交叉验证的方法求解线性方程组的解。使用单峰对数正态分布对气溶胶粒子谱进行仿真,同时提出反演窗口选择原则,针对不同反演窗口分析具体的反演效果差异,在理论上证明了GCV正则化反演气溶胶粒子谱的可行性。通过多波长激光雷达实际测量,得到3个波长(355nm、532nm、1064nm)的消光系数和后向散射系数,将6个光学参数作为输入模式,实际反演了对流层内1.2km的气溶胶粒子谱分布,同时与APS-3321粒径谱仪实测的气溶胶粒子谱作验证对比,证明了此方法符合气溶胶分布规律,可以应用于实际气溶胶粒子谱的反演中。基于GCV正则化算法,设计了一套气溶胶粒子谱反演程序。通过Mieplot计算出355nm、532nm、1064nm三个波长下,不同粒子半径的消光系数和后向散射系数,在SQL Server下建立了一个126万2520组适用于单模态对数正态分布和双模态对数正态分布的光学数据集。设计了后端计算程序,使用Matlab对GCV正则化反演算法进行实现,同时实现对数据库的调用。使用Matlab GUI对程序界面进行设计,通过调用不同波长、不同复折射指数,实现粒子数浓度谱、表面积浓度谱、质量浓度谱的反演。对气溶胶浓度谱分布的特性进行了研究。分析了一年四季气溶胶数浓度和质量浓度的谱分布特征。对晴朗天气、雾霾天气、沙尘天气下粒子数浓度、质量浓度进行分析,同时对这三种天气下的细粒子和粗粒子的模式分布进行了研究。