拉格朗日粒子输送与扩散模式（Lagrangian Particle Dispersion Models,LPDM）被越来越多的研究团队用于理解和预测人为排放、自然释放或者化学泄漏事故中污染物的传输轨迹,比如核泄漏事故、森林大火的烟流输送、水汽的长距离传输、灰霾、臭氧等污染物的输送等。随着使用人数的增加,LPDM的应用范围也在逐渐拓展。本文围绕LPDM及其在大气环境中的应用研究,主要工作及结果如下:首先,针对被广泛使用的LPDM模式HYSPLIT,研究其对驱动气象资料时空分辨率的敏感性。本研究通过WRF模式得到不同时空分辨率的气象资料用于驱动HYSPLIT,发现输入的驱动气象资料的时空分辨率对HYSPLIT的模拟是有影响的,但是这个影响并不是很大。从空间分辨率而言,利用中尺度气象模式得到的更高空间分辨率的气象场,能提供更好的地形信息,使边界层风场的刻画更接近真实,所以随着空间分辨率的提高,HYSPLIT后向模拟的效果更好。相对的时间分辨率对HYSPLIT模拟效果的影响就不是线性的关系,研究发现,六小时的时间分辨率的驱动场得到的模拟效果反而比三小时和一小时的模拟效果好。这可能是因为在资料做数据同化的时候是每六小时做一次,而WRF模拟出的每三小时的气象场和真实的气象场还是较大误差。与此同时,目前可以用于直接驱动HYSPLIT的数据集应用最广泛的是GDAS的资料,本研究也指出,GDAS资料驱动HYSPLIT的效果和WRF模拟结果驱动效果没有本质区别。在研究中长尺度的污染物输送时,可以直接使用GDAS资料,而不必使用WRF模拟。但是与此同时,WRF能提供更好的边界层刻画同时可以同化更多的观测资料,研究较小尺度的时候还是需要用到中尺度模式结果作为驱动场。其次,通过对2015年12月在乌镇召开的互联网大会的空气质量保障工作的评估,发现由于没有考虑气象条件的影响,原本的控制方案（只针对浙江省减排）并没有起到理想的效果。对乌镇而言,这次污染的控制方案使得其PM2.5的浓度在8号到19号之间平均降低2.05μg/m3,而真正大会期间只减少了 0.99μg/m3。为了帮助制定更好的减排方案,利用HYSPLIT结合MIX排放清单,对12月10日的PM2.5的来源进行了统计,发现江苏苏州是对乌镇PM2.5浓度贡献最大的地区,应该对其进行重点减排,其次才是浙江的湖州等地。所以,拉格朗日粒子输送与扩散模型可以在大气保障工作中起到关键作用,能为制定更好、更经济的保障措施提供科学的依据。最后,对于拉格朗日粒子输送与扩散模式的另外一个应用方向——大气反演进行了研究。本文通过FLEXPART后向模拟,结合反演算法,对东亚地区2010年全年陆地生态系统碳通量进行了反演。发现2010年中国地区陆地生态系统的年平均碳通量以碳汇为主,年平均碳汇为-0.29PgCyr-1。较2009年而言,华北平原地区的碳汇有少量增加,长江流域及华南地区碳汇有少量减少。由站点全年的观测及模拟浓度时间序列看出,RMS减少最高是瓦里关的12.18%,最少是Anmyeon-do的0.37%。由于缺乏中国内陆地区的CO2观测资料,所以导致冬季反演效果比夏季反演效果好。