气溶胶(粒子)作为大气中的一种重要成分，对地-气辐射能量平衡、云和降水的形成及分布有着重要影响。目前，气溶胶在影响全球和区域气候与环境变化方面存在很大不确定性，一方面是由于工业的发展和城市化进程的加快，使人为气溶胶的来源更加复杂；另一方面，陆地生态系统对全球气候与环境变化的响应不明确，土地利用与覆被变化使沙尘气溶胶来源与分布发生改变。近几十年来，大气气溶胶的相关研究一直是大气科学领域倍受关注的焦点与难点。气溶胶光学厚度(AOD)和Angstrom波长指数(Angstromexponent，α)作为描述气溶胶光学特征的两个重要因子，是进一步研究气溶胶理化特性、特别是气候效应的必要前提。　　 由于干旱、植被覆盖率低和大风的影响，我国春季沙尘天气发生频率较高，大气气溶胶光学特征与其他季节存在明显差异，大部分地区特别是北方气溶胶光学厚度高值和Angstrom波长指数低值多出现在春季，且大气中沙尘和土壤类气溶胶粒子浓度明显高于其他季节。因此，以春季为突破口，研究大气气溶胶光学特性和气候效应具有重要的理论价值和科学实践意义。　　 国内对气溶胶光学特征的研究主要采取卫星反演和站点观测方法，但一方面由于国外卫星反演结果的适用性在我国不同地区有明显的差异，另一方面我国的地面观测站点相对较少，观测数据的时空连续性较差，且一直缺乏大范围地域联网观测。本研究主要依托“中国生态研究网络(CERN)”观测站点建立的“中国地区太阳分光观测网(CSHNET)”，该网络采用曾在世界范围内广泛应用的手持太阳分光光度计，且作为中国第一个最大范围的气溶胶光学特性地基观测平台，为我国气溶胶辐射特征及其气候效应相关研究提供了重要的地基观测数据：新一代区域气候模式RegCM3(Regional Climate Model)对区域气候及气候变化具有较好的模拟能力，但对中国区域气溶胶光学特性缺乏模拟研究和实验数据的验证。　　 本研究利用“中国地区太阳分光观测网(CSHNET)”2004-2007年的地面网络观测数据，详细分析了全国23个站点春季气溶胶光学厚度及波长指数变化特征，利用地面实况观测结果验证和评估了RegCM3对典型沙尘天气过程和春季气溶胶光学厚度的模拟能力，并结合全国160台站地面温度和降水观测资料探讨了气溶胶的气候效应及气溶胶光学厚度与温度、降水的关系。本文的研究目的在于认知我国不同区域春季气溶胶光学特征，尝试利用RegCM3对典型沙尘天气过程和中国区域范围内春季气溶胶光学厚度进行模拟，实践模式模拟与地基联网观测的相互比对研究，将地基联网观测研究精确度和时间分辨率高的优点与模式输出的气溶胶浓度或光学厚度结果在时空分布代表性强的优点相结合，探讨一个更加适合用于全球或者区域气溶胶光学特性判断的方法。本文研究获得以下主要结果：　　 (1)我国春季不同地区气溶胶光学特征存在显著差异。西北地区沙尘源区站点的气溶胶光学厚度和波长指数较低，且以粗模态粒子为主，其中鄂尔多斯站2005-2007年春季AOD平均为0.36，α为0.22，相应地沙坡头站AOD和α分别为0.43和0.47，安塞站为0.47和0.30，阜康站为0.26和0，76。近沙尘源区站点和远离沙尘源区站点受人为气溶胶排放源的影响较为明显，AOD较高，细粒子占有较大比重，北京站春季平均AOD和α分别为0.57和1.31，北京森林站分别为0.30和0.60，香河站分别为0，55和0.79，沈阳站分别为0，53和0.77，兰州站分别为0.60和0.85，上海站分别为0.64，和0.94，太湖站分别为0.44和0.78，胶州湾站为0.73和1.00，封丘站为0.64和0.92。位于华中的桃源站和四川盆地的盐事站气溶胶光学厚度较高，其中桃源站的AOD和α为0.73和0.94，盐亭站分别为0.96和0，91。高原站点气溶胶光学厚度最小，其中海北站和拉萨站春季平均AOD分别为0.20和0.19，α分别为0.61和-0.17。位于西南的西双版纳站和华南的鼎湖山站AOD较高，春季平均AOD分别为0.64和0.84，α分别为1.59和1，06。临海的三亚站春季平均AOD和α分别为0.36和0.93。东北生态背景地区的气溶胶浓度较低，AOD均低于0.30，其中海伦站、三江站和长白山站的AOD为0.23，0.28和0.25，他们的Angstrom波长指数相应分别为1.98，0.92和0.89。　　 (2)用RegCM3中的沙尘模块能比较准确地模拟出春季沙尘天气发生的时间和传输路径，通过分析地面观测资料，沙尘天气增加了气溶胶光学厚度，降低了Angstrom波长指数：春季特别是北方地区的气溶胶光学特性受沙尘天气影响较大，其中使得远离沙尘源区站点AOD增加了约23％，α减少了约25％，使得近沙尘源区站点AOD增加了约53％，α减少了约22％。在有限的地面观测记录范围内，使得沙尘源区站点AOD增加了约31％，α减少了约20％。城市站点的AOD和α值在沙尘天气影响下比与其临近的自然生态背景区站点的AOD和α值更大。另外，沙尘天气过程能够加剧大气环境污染，恶化了我国西北、华北等北方广大地区的空气质量。　　 (3)RegCM3模拟的我国春季平均气溶胶光学厚度明显高于夏季、秋季和冬季，模拟的春季气溶胶光学厚度高值区主要包括南疆盆地和北疆部分地区，西北河西走廊地区及四川盆地和中南部分地区，其中西北地区的大气气溶胶主要受自然排放源的影响，特别是沙尘、土壤等粗模态粒子，而四川盆地和中南地区等地的较高AOD则主要由大量的人为和生物气溶胶排放源所引起。模式总体对我国中东部地区气溶胶光学厚度的模拟效果较好，基本能模拟出春季每月AOD的变化特征和变化趋势，但对不同地域和类型站点，模拟结果差别较大，其中对北京森林站、香河站、沈阳站、封丘站、鄂尔多斯站、沙坡头站、盐亭站等站点的模拟效果较好，对生态背景站点的模拟效果优于对城市等人为影响较大站点的模拟，对城市和沿海站点的模拟存在一定程度的偏低，而对西北地区的阜康站和海北站及西南地区的拉萨站和西双版纳站模拟效果较差。　　 (4)模式基本上能模拟出全国大部分地区温度和降水的分布，但对降水中心的模拟有时存在一定的偏差，相关模拟结果显示气溶胶的增加总体上能使得模式模拟的春季平均温度有所降低，特别是西北地区较为明显；气溶胶增加对降水也有一定程度的影响，增加了长江流域、华南和东北部分地区的降水量，而对华北和西北等地区影响不明显。另外，各站点AOD的变化与温度的变化呈明显的负相关关系，而与降水变化呈正相关关系，表明在多数情况下气溶胶含量的增加能使得部分地区的气温略有下降而降水有所增加。　　 本文的创新性成果在于：　　 (1)利用长时间序列(2004-2007年)的“中国生态系统研究网络(CERN)太阳分光观测网”观测资料，详细分析了我国各地区春季的气溶胶光学特征。　　 (2)模拟和分析了春季一次典型沙尘天气过程前后气溶胶光学厚度和波长指数变化特点，定量研究了春季沙尘天气对我国不同地区气溶胶光学特性的影响。　　 (3)系统比较和分析了区域气候模式对23个站点春季气溶胶光学厚度的模拟结果，对将来模式模拟能力的改进和提高会起到一定的积极作用。