人为活动排放的以 CO 2 和 CH 4 为主的大量温室气体是造成全球增温的主要因素。由于地面观测站点稀少, 卫星遥感为监测 CO 2 和 CH 4 的时空分布及变化趋势提供了新的技术手段。本文验证了 GOSAT、OCO-2 卫星的大气 CO 2 和 CH 4 柱浓度遥感产品 XCO 2 和 XCH 4 的精度, 并分析了我国 XCO 2 和 XCH 4 的时空分布和变化趋势, 主要结论如下: (1) 在所用 XCO 2 遥感产品中, OCO-2_ACOS 与地面观测的相关性最高 (达 0.93); 而 XCH 4 产品中 GOSAT_OCPR 的相关性最高 (达 0.78)。(2) 在研究的时间跨度内, XCO 2 浓度呈逐年上升趋势, 如我国 OCO-2 XCO 2 年均浓度由 2014 年的 396.92 × 10 －6 增长到 2021 年的 414.72 × 10 －6 ; CO 2 浓度高值主要分布在城市和工业集中的中国东部地区, 西北地区塔克拉玛干沙漠的高值与气溶胶散射影响有关; 同时, 受人为源和自然源的季节变化影响, XCO 2 具有冬春高、夏秋低的时间特征。(3) XCH 4 浓度同样呈逐年上升趋势, 但与 XCO 2 不同, XCH 4 浓度高值主要分布在天然气和煤炭开采集中的四川东部、重庆西部、陕西与山西的中部地区, 以及工业集中的华北地区,季浓度呈现夏秋高、春冬低的特征。(4) 2020 年 XCO 2 高值区发生偏移; 相对于 2020 年, 2021 年 CO 2 增速有所回升, 但增幅相对于 2019 年之前仍有所减小。

通过对长三角城市群 2018 年臭氧和气象数据的监测与分析, 研究了该区域臭氧时空分布特征及其与气象要素的相关性。研究结果发现: (1) 长三角区域臭氧污染呈现春夏高、秋冬低的季节变化特征, 内陆城市臭氧污染较沿海城市严重; (2)长三角区域内陆城市超标污染主要发生在夏季, 而沿海城市主要集中在春季, 且内陆城市臭氧超标天数较沿海城市高; (3) 臭氧日变化与能见度、风速、温度呈正相关, 与相对湿度呈负相关; 且当温度 > 20°c, 相对湿度在 20%～60% 之间, 风速达到 1.2～3.6 m·s－1 时, 易发生高浓度臭氧污染情况。该研究成果对长三角区域臭氧联防联控具有指导意义。

气溶胶光学厚度（AOD）是表征气溶胶含量及大气污染程度的关键因素。利用CALIPSO卫星level 2气溶胶廓线产品，分析2009年至2018年全球范围典型区域内AOD的时空变化特征及其变化趋势。结果表明：全球范围的AOD表现出一定的时空差异性。在空间尺度上，AOD高值中心主要分布在印度、沙特阿拉伯等地区；在时间尺度上，也存在明显的季节差异性。印度、沙特阿拉伯及中国北方等典型地区在MAM和DJF时期达到AOD峰值，巴西则在JJA时期达到AOD峰值。每个典型地区也存在显著的AOD趋势差异，印度地区AOD上升趋势最强。

采用Bulk模式，在Monin-Obukhov相似理论的基础上，利用南海及东海近海面常规气象要素，对中国海域近海面大气湍流的时空分布特征进行分析。编制了应用程序对输入的南海及东海(北纬10°~33°，东经110°~130°)常规气象要素进行分析(常规气象要素包括海水温度、大气温度、大气湿度、平均风速和大气压力)。从气象要素平均场出发，先估算出中国近海面大气湍流的整体图像；然后，对所测量的常规气象要素依据区域的不同(分为南海和东海)进行月度气海温差统计，得出南海及东海各12组近海面二维空间上(经度和纬度)各观测点的气海温差起伏数据，对比这两组数据，分析了在气海温差起伏为指标的中国海域近海面大气湍流季节变化规律；同时，对整个研究区域分别在气海温差方差最大值及最小值所对应的月份进行大气湍流强度的空间起伏特性分析，并刻画滨海环境和公海环境大气湍流的异同，给出中国海域近海面大气湍流强度的空间变化规律。