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地面之上的大气逆温层阻碍了近地面层大气污染物的垂直输送扩散，使得近地大气层中常积聚着大量的气溶胶粒子、水汽和有害气体，对大气环境的污染有重要的影响。准确了解逆温层的发展规律以及逆温层与辐射和气溶胶的作用机制，不仅有助于我们正确认识逆温层对环境变化的影响，更能为我们有效控制污染，合理进行排放，进一步改善大气环境质量提供可靠的依据。
本论文利用2001年～2011年间美国大气辐射观测计划(ARM)在美国南部大平原(SGP)站积累的云、辐射、气溶胶、大气温湿廓线和地面气象要素等长期连续的高质量综合观测数据，分析了SGP站逆温层的统计特征和发展规律，重点分析和研究了逆温层与气溶胶的相互作用，主要结果概述如下：
1、利用ARM项目的高垂直分辨率探空数据获得了SGP站不同类型逆温层的统计特征、垂直结构和季节变化规律，并且结合云底高度的观测数据，分析了云的出现对不同类型逆温层的影响。结果表明：SGP站逆温层的出现频率、厚度、温度差值等参数存在明显的日变化和显著的季节变化，逆温层在不同高度出现的频率也存在着明显的日变化，日变化主要发生在1000米以下的高度；夜间云对逆温层垂直分布的影响要比白天大得多，主要是影响600米以下逆温层出现的频率；云的出现减弱了接地逆温层的温度差值和温度梯度。
2、分析和定量评估了SGP站不同类型逆温层对近地面气溶胶的影响以及这种影响的季节差异，尝试分析影响地面气溶胶积聚的可能原因。分析结果表明：和无逆温层条件相比，非接地逆温层对气溶胶粒子数浓度影响甚小；夜间接地逆温层的出现使得气溶胶数浓度显著增加，平均增加幅度为30.5％；接地逆温层对气溶胶的影响幅度存在季节差异，在春季增幅最大(31.1％)，其次是秋季(22.4％)和冬季(12.0％)，而在夏季几乎没有变化(3.1％)；在夜间无论接地逆温层是否出现，底层大气的温度/位温梯度和地面气溶胶粒子数浓度之间存在显著的正相关，这种正相关性在傍晚时也存在，但较夜间要弱。
3、分析了不同天气形势下逆温层统计特征的差异以及逆温层对气溶胶的影响，揭示了逆温层如何影响地面气溶胶的可能原因。分析结果显示：在不同天气形势下不同类型逆温层出现频率、厚度和温度差值等参数以及逆温层对气溶胶的影响都存在明显的差异；日落前后，有接地逆温层日气溶胶数浓度较无接地逆温层日增加的百分比随时间均呈上升趋势，在不同天气形势下增加斜率大小差异较大；在不同天气形势下，底层大气温度梯度与气溶胶数浓度均为正相关，但增加斜率各不相同。
4、利用高光谱红外AERI的高时间分辨率资料，获得了SGP站逆温层生消发展的规律和该过程中各参数的统计值；结合辐射观测数据和辐射传输模式分析研究逆温层形成和消散过程中气溶胶的作用。SGP站接地逆温层生成和消散存在明显的季节变化，冬季形成最早，消散最晚，持续时间最长，夏季形成最晚，消散最早，持续时间最短，春季和秋季介于两者之间。当气溶胶单次散射反照率(SSA)较小时，地面接收的太阳辐射减小量较大，逆温层持续时间长；当SSA较大时，地面接收的太阳辐射减小量较小，逆温层持续时间短。证实了气溶胶吸收特性的差异可以影响晴空下接地逆温层的消散过程。