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近年来,涡动相关法已被广泛应用于气溶胶的通量测量中。然而由于气溶胶粒子的特性,实际的测量中还存在许多问题。本文利用TSI3788水基气溶胶粒子计数器和超声风速仪在中国科学技术大学校园内的铁塔上完成了对气溶胶数浓度通量的测量,并分析了影响气溶胶通量测量的因素:湍流特征、气溶胶浓度随气象场的变化和气溶胶的湍流特征。本文利用超声风速仪测得的三维风速对湍流各向同性特征进行了分析,得到了最大各向同性尺度的统计特征。结合气溶胶浓度数据和气象数据,得到了测量地点的气象要素对气溶胶浓度的影响。通过对高频气溶胶数浓度数据的分析,得到了气溶胶粒子和标量气体之间的相同和不同之处。本文主要的研究内容如下:根据速度相关张量矩阵最小特征值定义湍流张量各向异性系数(用C表示,C=3d3+1,d3为张量最小特征值)。该系数接近1时,湍流表现为各向同性,该系数小于1时,湍流表现为各向异性。本文使用超声风速仪测得的三维风速数据分析了城市边界层中大气湍流的各向异性特征,使用谱分析的方法获得三个不同方向湍流谱密度,从而计算得到不同尺度湍涡的张量各向异性系数。张量各向异性系数与大气稳定度z/LMO有较强的依赖关系,在z/LMO<0,即大气不稳定时,同一空间尺度上的湍流相对于大气稳定时更趋近于各向同性。根据三个方向功率谱的特征确定湍流各向同性的最大尺度。当湍涡大于各向同性最大尺度时,则不具有三维各向同性,但是在水平方向上还是具有各向同性特征。将湍流各向同性最大尺度与温度起伏外尺度进行了比较。根据理论模型拟合温度起伏起伏谱得到湍流温度起伏外尺度,结果表明温度外尺度大于各向同性的最大尺度。结合气溶胶粒子浓度、粒度分布和气温、相对湿度、风速、风向和短波辐射等气象数据,本文给出了2017年春季不同气象条件下粗模态(d>2.5μm,d为粒径),积累模态(0.25μm<d<2.5μm)和超细粒子(爱根核和核化模态,d<0.25μm)的浓度变化。太阳短波辐射减少(上升),约10-20分钟后,超细粒子浓度下降(上升)。超细粒子浓度的爆发增长同时受到辐射和相对湿度的影响。在湿度低于50%,短波总辐射大于500W/m2的条件下会发生小粒子生成事件,而其他条件下,不易发生小粒子生成事件。由于城市污染源的不均匀性,粒子浓度高度依赖于风速和风向。当风向为南时,超细粒子浓度较高,而当风向为北时,积累模态粒子浓度较高。在强降水和弱降水期间,积累模态粒子的浓度变化不同。强降水期间,由于湿沉降和吸湿生长的共同作用,积累模态颗粒的浓度先随着相对湿度的增加而增加,之后由于湿沉降作用减少。在弱降水期间,其浓度仅随相对湿度的增加而增加。对于粗粒子,其浓度在所有降水中均有下降。进一步通过对10Hz的气溶胶数浓度数据进行处理得到了归一化标准差和功率谱的分布特征。气溶胶粒子数浓度的归一化标准差在白天较大而夜晚较小,晴天的气溶胶浓度归一化标准差和阴天相差不大。通过不同高度的数据对比发现,楼顶的归一化标准差较草坪的值大。气溶胶粒子浓度功率谱存在一定的噪声信号,这由进气管道、仪器和观测平台。随着方差的增加,噪声点出现的频率增加,噪声信号的占比下降。其惯性子区频率较低的部分基本满足-5/3定律,随着频率的增加,其斜率逐渐偏离-5/3,这主要有进气管中的层流造成。在不稳定层结下,测量点的三维风速以及温度和水汽的归一化方差随稳定度参数z/L的变化与前人所得的经验公式相近,而气溶胶粒子数浓度的归一化标准差基本不随稳定度变化。在2019年1月19日至27日使用涡动相关法对气溶胶粒子数浓度通量进行了观测。由于下垫面为典型的城市下垫面,对气溶胶的通量计算中的三维风速本文采用平面拟合法进行坐标轴旋转。通过对一年的CO2通量数据进行分析得到,三次旋转法和平面拟合法得到的C02通量相差9%。通过长期的CO2通量数据的分析和对互谱不同频率的积分,确定了通量测量平均时间为30分钟。同时利用最大延时协方差确定气溶胶粒子计数器和超声风速仪的延迟时间,从而得到了较为准确的通量数据。通量测量的结果表明,观测期间通量为正,且有明显的日变化特征,在白天较大而在夜间较小。印痕分析表明,观测点的气溶胶通量主要由数十米至数百米贡献。通过假定各粒径的粒子均匀分布,得到了PM10的垂直通量,并分析得到测量期间不同天气背景下气溶胶通量的变化规律。在重污染过程中,气溶胶通量减少导致PM10增加。连续的晴天中,PM10通量呈现出明显的日变化特征。降温过程中PM10及其通量显著下降。涡动相关法和大孔径闪烁仪的测量结果表明,二者得到的PM10通量的变化规律一致,但具体数值上略有差异,这可能由通量源区的不同造成。