沙尘天气事件作为一种危害性极大的灾害天气, 对我国西北干旱区生态环境影响显著。 借助于地面实测颗粒物数据、 MODIS影像数据、 OMI传感器影像数据、 CALIPSO激光雷达数据, 采用HYSPLIT模式对我国西北地区2016年一次典型沙尘事件时空演变特征进行研究。 首先, 基于PM2.5/PM10指数判断西北地区典型城市大气污染源性质以及污染情况; 然后, 利用MODIS影像MCD19-A2数据产品-气溶胶光学深度AOD数据、 OMI-Aura L3级OMAEROe数据产品-紫外吸水性气溶胶指数AAI数据和CALIPSO-Level1级数据, 分析大气气溶胶中沙尘水平空间分布特征; 最后, 借助HYSPLIT模式模拟沙尘气流后向轨迹, 确定区域内沙尘传送路径。 研究结果显示, 西北地区典型城市中西宁、 兰州、 银川在2016年4月30日—5月1日前后PM10指数均超过200 μg·m-3, PM2.5/PM10均小于0.6, 且处于较低值, 这表明是由于自然污染源影响导致空气中可吸入颗粒物含量上升, 可推测此次为沙尘暴事件影响; 大气气溶胶在沙尘事件发生期间呈现出明显水平变化特征, 沙尘事件起源于南疆盆地, 在5月1日至5月4日持续影响新疆南部和中部地区, 青海、 甘肃、 宁夏以及陕西部分地区也受到影响; 根据其变化可知, 塔克拉玛干沙漠是本次沙尘天气事件气溶胶污染形成的中心, 此次沙尘暴事件影响范围主要有新疆南部盆地和中部以及青海省北部地区; 通过对气流轨迹模拟结果来看, 2016年4月30日—5月1日沙尘暴事件通过偏西型路径主要影响新疆以及青海部分地区, 经分析可得其沙尘物质可能来源于南疆盆地、 新疆北部位于准噶尔盆地内部古尔班通古特沙漠以及境外哈萨克斯坦等地区。 这些研究结果将为抑制西北地区沙尘源地起沙过程、 保护生态环境可持续发展提供重要科学依据。

根据沙尘粒子的辐射传输特性和空间分布特征，利用气象卫星资料能够有效监测沙尘天气发生的时间、范围和强度等，并可计算出相关的定量信息。监测方法一般包括基于卫星波段特征的监测方法和基于卫星云图目视解译的监测方法。利用卫星监测分析与遥感应用系统(Satellite Monitoring Analysis Remote-sensing Toolkit, SMART)的沙尘监测模块可以对沙尘监测结果进行年度统计。统计数据显示，沙尘天气高发区域有三个，即新疆地区，内蒙古西部、河西走廊地区，以及内蒙古中东部、东北、华北地区; 2007年、2010年、2012年和2015年的卫星监测沙尘累计覆盖面积较大，达到500万平方公里以上。新一代静止气象卫星——FY-4A卫星在沙尘监测方面突显出了巨大潜力，这将有利于沙尘天气的云图目视解译。

将修正的TTHG(two term Henyey-Greenstein)散射相位函数运用到电子散射理论中，并利用小角度近似条件推导出沙尘天气下激光信号脉冲时延和展宽的表达式。研究了脉冲时延、展宽与沙尘能见度之间的关系，以及散射反照率、散射系数和不对称因子等因素对脉冲时延和展宽的影响；分析了不同波长条件下脉冲时延和展宽随传输距离的变化规律。结果表明，在能见度较低的沙尘天气下，脉冲的时延量和展宽量均随传输距离、反照率和散射系数的增大而增大，随大气能见度的增大而减小。尤其是当大气能见度增加至3.5 km时，脉冲时延和展宽逐渐趋于一个与激光波长有关的稳定值。随着激光信号波长和沙粒不对称因子的增大，脉冲的时延和展宽呈负指数趋势减小。

针对激光脉冲在沙尘天气中的时延和展宽问题，以光信号在离散介质中的传输理论为依据，求解了脉冲信号在传播过程中的双频互相关函数，推导了沙尘天气下的脉冲响应。通过分析沙尘天气中不同能见度下激光脉冲时延和展宽的变化情况，得到了激光脉冲的时延量和展宽量与沙尘能见度间的关系，并分别研究了波长为3.8、7.6 和10.6 μm 的激光脉冲的时延和展宽与沙尘天气中大气能见度间的关系。结果表明：在波长一定的情况下，激光脉冲的时延量和展宽量随能见度的增加呈负指数形式减小，并逐渐趋于稳定值。同时，在能见度一定的情况下，激光脉冲的时延量和展宽量会随信号波长的增加而增加。

沙尘天气是一种特殊的天气现象。为了研究沙尘天气下气溶胶的特性,利用激光雷达和粒子计数器的实际测量结果, 对浮尘、扬沙和沙尘暴三种天气下沙尘气溶胶谱分布特性进行了分析,并分析了风的扬沙作用。最后利用激光雷达测 量结果对扬沙天气的形成发展和消退过程进行了分析。