大气湍流广泛存在于大气中，其中斜程湍流对航空航天、天文观测等会产生不可忽视的影响。一方面利用相干多普勒测风激光雷达获得的高时空分辨风场探测数据，另一方面基于Kolmogorov局地均匀各项同性理论，即在惯性子区内湍流的特征只与湍能耗散率 ε 有关，将速度结构函数法应用到飞机着陆阶段下滑道扫描模式中，通过实测数据的速度结构函数与模型速度结构函数最小二乘法拟合，从而估算激光雷达扫描范围内的大气湍流参数 (径向风速方差、湍流积分尺度和 ε 等)。根据下滑道扫描区域数据的时空分布特征，给出大气湍流参数的斜程空间分布图，并与同步观测的飞机下滑道风切变强度数据进行了对比分析，发现两者具有较好的一致性，证实了斜程湍流参数反演方法的可靠性。

为丰富整层大气气溶胶光学厚度测量手段，提出了一种综合微脉冲激光雷达与地面能见度测量数据的探测方法。该方法首先利用激光雷达数据反演得到气溶胶垂直消光系数廓线，据此计算出气溶胶标高；再利用能见度和消光系数的关系得到近地面水平方向的消光系数；最后，将近地面消光系数和标高结合，从而得到整层大气气溶胶光学厚度。将该方法应用于合肥地区，成功得到该地区整层大气气溶胶光学厚度的昼夜变化趋势，验证了该方法的可适应性。

利用1981—2020年NCEP/NCAR再分析月平均资料，对中国区域近40年的对流层顶温度场进行了时空变化特征分析和四季变化状况研究。采用线性回归、Mann-Kendall突变检验分析、经验正交分解 (EOF) 等方法研究了对流层顶温度场的年际变化趋势和时空分布特征。结果表明：中国区域对流层顶温度在1981—2020年总体呈下降趋势，其中在1995—2020年减少趋势显著。对流层顶温度存在明显的季节性特征，春季和冬季气候倾向率较小，对全年对流层顶温度减小趋势贡献也较小；夏季和秋季气候倾向率较大，对全年对流层顶温度减小趋势贡献也较大。运用EOF法对对流层顶温度场空间变化特征分析发现，第一模态空间分布反映了中国区域对流层顶变化趋势在空间上基本一致，且分布由南到北呈现“+，-”的纬向结构；第二模态空间分布由南到北呈现“+，-，+，-”的纬向结构，并以34° N为界呈现出很明显的南北相反分布；第三模态空间分布由南到北呈现“+，-，+”的纬向结构。

为定量研究短周期高强度旅游活动对城市空气质量的影响，提出一种综合集合经验模态分解和去趋势互相关分析的模型 (EEMD-DCCA)，研究了2015年张家界市武陵源景区旅游人数的变化对大气NO₂浓度的影响。首先，通过EEMD方法，获得武陵源景区旅游人数与城市空气中NO₂浓度的高频分量；进一步，通过DCCA方法研究旅游人数高频分量和NO₂浓度之间的相关性。结果表明，两组旅游人数高频分量与NO₂浓度之间均呈正相关性，且具有长期持续性特征，这意味着短周期节假日旅游人数的剧增会持续影响未来一定时间尺度内大气NO₂浓度的变化趋势。在武陵源景区的研究表明所提的分析模型可以为定量评估旅游活动对自然景区空气质量的影响提供新的研究途径。

为研究气象因素对成都市大气细颗粒物 (PM_2.5)、可吸入颗粒物 (PM₁₀) 的影响，收集了2015―2018年成都市PM_2.5、PM₁₀的月平均浓度，采用Pearson相关分析法，分析了成都市PM_2.5、PM₁₀与气象条件的关系。结果表明：(1) 2015―2018年，成都市PM_2.5、PM₁₀年平均浓度虽然年际间差别较小，但整体呈现逐年缓慢下降趋势，2015年以来成都市的一系列大气污染控制措施是PM_2.5、PM₁₀逐年缓慢下降的原因；2015―2018年成都市PM_2.5、PM₁₀浓度季节变化特征整体表现为冬季 > 春季 > 秋季> 夏季。(2) 不同气象因素对成都市PM_2.5、PM₁₀月平均浓度的影响程度不同，降水量与气温是影响成都市PM_2.5、PM₁₀月平均浓度的主要因素，两者与PM_2.5、PM₁₀呈较高的负线性相关，其中PM_2.5、PM₁₀与降水量的相关系数均为 -0.612，与月平均气温的相关系数分别为 -0.822、-0.776，降水会通过捕获大气中的颗粒物来去除PM_2.5、PM₁₀，而温度的升高会加强PM_2.5、PM₁₀等污染物在垂直方向上的对流运动，从而对成都市污染物浓度的降低起到重要作用；日照时数、月平均风速、相对湿度等与PM_2.5、PM₁₀月平均浓度整体也呈现负相关，但与降水量和气温相比，日照时数、月平均风速与PM_2.5、PM₁₀月平均浓度的相关性较低，而相对湿度与PM_2.5、PM₁₀月平均浓度的相关性则更加微弱，表明相对湿度的变化对成都市PM_2.5、PM₁₀的积累和扩散影响很小。

利用地球静止轨道卫星Himawari-8气溶胶光学厚度 (AOD) 产品能够估算空间覆盖范围广、时间分辨率高的近地表 PM_2.5 浓度。基于三维变分同化系统将AOD估算得到的 PM_2.5 资料同化进入WRF-Chem大气化学模式中，通过控制实验与同化实验的对比与分析，探讨了AOD估算得到的PM_2.5资料同化对 PM_2.5 污染模拟的改进作用。实验结果表明：(1) AOD估算得到的 PM_2.5 资料同化能够改进 PM_2.5 污染模拟效果；(2) PM_2.5 污染模拟改进效果存在时空差异。此外，与其他研究中使用AOD观测算子直接同化AOD的方法相比，该方法的操作更加简单。

针对温度效应会影响太阳光度计观测结果且温度校正系数难以获取等问题, 设计了一种基于热电制冷器 (TEC) 的全自动太阳光度计温控系统。介绍了自研全自动太阳光度计的整体设计，特别是温控系统设计, 并分析了温度对探测器响应的影响。最后对该全自动太阳光度计进行了野外测试, 在合肥地区与商用仪器CE318进行了同步观测比对, 测试结果表明全自动太阳光度计反演的气溶胶光学厚度与CE318校正后的结果一致, 偏差在0.01以内；在敦煌地区的长期测试结果表明, 在温度变化较大的长期野外观测中, 全自动太阳光度计温控系统均保持在 (25 ± 0.2) ℃内, 验证了温控系统设计的有效性和可靠性。

设计了基于氢火焰离子化检测方法的有机物检测系统。介绍了系统的工作原理，并基于此优化了系统的结构设计；根据系统的反应条件，设计了系统的控制电路；针对系统检测信号微弱、动态范围广的特点，使用跨阻放大的方法设计了量程可切换的电流检测电路，实现了大范围的微电流检测。使用甲烷标准气体测定了系统性能，实验结果表明: 标准样品重复性测量相对标准偏差均小于2%，线性相关系数大于0.99。