气溶胶对气候系统的辐射平衡有着重要影响，其直接影响为：吸收和散射太阳辐射和地面长波辐射，影响－气辐射收支， 间接影响为：加热气溶胶及其周围空气，改变局部大气温度，影响相对湿度、大气循环及稳定性，改变云的形成及寿命，影响全球水循环。 由于气溶胶的时空多变性、化学成分的复杂性，以及人们对于气溶胶光学特性认知的不足，气溶胶对气候的直接和间接影响目前依然处于一个低的认知水平。 此外，随着经济的发展，我国正面临着严峻的大气污染问题，气溶胶的消光能力直接影响大气能见度，理解气溶胶光学特性对于理解气溶胶对大气环境的影响具有重要意义。

本项目组发展新型的原位、在线气溶胶光学特性测量技术，并开展外场观测及业务运行，对气溶胶光学特性开展深入的研究。具体研究包括：

（1）气溶胶消光光谱仪

将宽带腔增强吸收光谱技术应用于气溶胶消光光谱的测量，宽带光谱的测量可以有效解决现有仪器在气溶胶观测时会受到气体吸收影响的问题，提高消光系数测量的准确性和可靠性； 能够直接获得消光光谱，同时，适用于高相对湿度环境，可用于气溶胶吸湿特性研究。

（2）气溶胶单次散射反照率光谱仪

首次将宽带腔增强吸收光谱技术与积分球相结合，原位、同步测量气溶胶的散射系数和消光系数，同时获得气溶胶的单次散射反照率和吸收系数，结合粒谱测量，可快速获得气溶胶的复折射率。 该系统利用宽带腔增强吸收光谱技术测量消光系数，灵敏度高；利用积分球收集散射光，散射测量截止角减小到1.2o，趋近于理想的浊度计，对于2 μm以下粒径的粒子，散射系数截止角误差小于2%（1 μm ~ 0.22%）。 在技术上，该测量系统可方便地扩展到紫外、可见和红外波段，实现全波段气溶胶光谱测量。

（3）2014年京津冀地区灰霾综合观测实验（国科大雁栖湖校区）

对2014年冬季北京地区大气细粒子（PM1.0）光学特性的外场观测研究发现，在灰霾形成、发展和消失过程中，气溶胶光学特性存在明显的变化特征。 有机气溶胶对大气消光的贡献最大（52%），当污染程度增加时，无机物（尤其是硝酸盐）对大气消光的贡献增加。 尽管黑碳质量浓度仅占PM1.0的4%，但由于其吸收较强，且在经历大气老化过程后，吸收进一步增强，对大气细粒子消光的贡献高达17%。 黑碳气溶胶的等效质量吸收效率（MAE）与OC/EC之比的高度相关性表明，在470 nm波长处，二次有机气溶胶对PM1.0吸收的贡献不可忽略。

（4）中国气象局寿县国家气候观象台综合观测实验及业务运行

目前共有5台设备在寿县开展外场观测研究，探测波长包括：365 nm，460 nm，532 nm，660 nm，对大气气溶胶中的含碳气溶胶的光谱特性开展研究。

期刊论文

1. 北京一次严重雾霾过程气溶胶光学特性与气象条件

王朔, 赵卫雄, 徐学哲, 张启磊, 钱晓东, 方波, 王静, 张为俊*

中国环境科学, 2016, 36(5): 1305-1312.

2. 标准气溶胶发生系统的建立与性能评估

徐学哲, 赵卫雄, 方波, 顾学军, 张为俊*

环境科学学报, 2016, 36(7): 2355-2361. [doi:10.13671/j.hjkxxb.2015.0771]

3. Optical properties of atmospheric fine particles near Beijing during the HOPE-J3A campaign

Xuezhe Xu, Weixiong Zhao*, Qilei Zhang, Shuo Wang, Bo Fang, Weidong Chen, Dean S. Venables, Xinfeng Wang, Wei Pu, Xin Wang, Xiaoming Gao, Weijun Zhang*

Atmos. Chem. Phys., 16, 6421-6439, 2016. [doi:10.5194/acp-16-6421-2016]

4. Chernin 型多通池用于气溶胶消光系数的测量研究

张启磊, 徐学哲, 赵卫雄, 崔执凤, 张为俊

光学学报, 2015, 35(9): 332-337. [doi:10.3788/AOS201535.0930001]

4. Development of a cavity-enhanced aerosol albedometer

Wei-Xiong Zhao, Xue-Zhe Xu, Mei-Li Dong, Wei-Dong Chen, Xue-Jun Gu, Chang-Jin Hu, Ying-Bo Huang, Xiao-Ming Gao, Wei Huang, Wei-Jun Zhang*

Atmospheric Measurement Techniques, 7(8), 2551-2566 (2014). [doi:10.5194/amt-7-2551-2014]

5. Wavelength-Resolved Optical Extinction Measurements of Aerosols Using Broad-Band Cavity-Enhanced Absorption Spectroscopy over the Spectral Range of 445–480 nm

Weixiong Zhao, Meili Dong, Weidong Chen, Xuejun Gu, Changjin Hu, Xiaoming Gao, Wei Huang*, Weijun Zhang*

Analytical Chemistry 85 (4): 2260–2268 (2013) [doi:10.1021/ac303174n]

6. 腔增强/衰荡光谱应用于气溶胶消光检测研究进展

徐学哲，赵卫雄，董美丽，顾学军，胡长进，盖艳波，高晓明，黄伟，张为俊*

量子电子学报, 31(4), 477-488 (2014)

7. 宽带腔增强吸收光谱技术应用于痕量气体探测及气溶胶消光系数测量

董美丽， 赵卫雄， 程跃， 胡长进， 顾学军， 张为俊

物理学报 61(6),060702 (2012)

会议论文

1. Measurement of aerosol extinction coefficient in the suburb of Beijing by incoherent broadband cavity enhanced absorption spectroscopy

X. Xu, W. Zhao*, Q. Zhang, B. Fang, X. Qian, and W. Zhang*

in Light, Energy and the Environement 2015,OSA Technical Digest (online) (Optical Society of America, 2015), paper ETh2A.3.

2. Development of a Cavity-Enhanced Albedometer for Simultaneous Measurement of Aerosol Extinction and Scattering Coefficients

W. Zhao, X. Xu, M. Dong, W. Chen, X. Gao, W. Huang, and W. Zhang

in Imaging and Applied Optics 2014,OSA Technical Digest (online) (Optical Society of America, 2014), paper JTu4A.43.

3. 宽带腔增强吸收光谱技术应用于NO2高灵敏度探测及气溶胶消光系数测量研究

董美丽， 赵卫雄， 顾学军， 胡长进， 黄腾， 黄伟， 张为俊

第29届中国气象学会年会, 沈阳, 2012.09.12-14, 会议论文.