气溶胶是大气中的主要污染物,它通过散射或吸收作用改变光的强度和传输方向,可直接与太阳短波辐射或地表长波红外辐射相互作用。并且它还是云凝结核,可显著影响云的形成、生命周期和反照率等,进而间接影响太阳短波辐射和地表长波红外辐射传输。目前,气溶胶是扰动地气系统辐射收支平衡的最主要因素之一,深入理解气溶胶光学特性和辐射效应变化对于理解当下气溶胶污染状况和气候效应以及预测未来气溶胶排放情形下全球气候变化具有重要意义。目前气溶胶辐射强迫的不确定性很大,现有观测研究对气溶胶基本光学特性、类型分布、辐射效应以及他们相互作用机制的认识不足是导致这一不确定性的重要原因。由于目前中国地区AERONET站点较少,尤其是东北地区地基观测平台严重匮乏,严重限制了东北地区气溶胶光学特性和辐射效应研究,并且,东北地区已有相关研究也存在很多不足之处。因此,有必要充分了解哈尔滨市区气溶胶光学特性和辐射效应以及雾霾高污染事件中气溶胶引起的区域环境变化,这对于了解当地气溶胶污染水平及其导致的区域和全球气候系统变化具有重要意义。本文基于自行搭建的气溶胶地基观测平台和相应的Skyrad反演算法对哈尔滨地区2017-2018年气溶胶光学特性参数进行了计算与反演获取,对气溶胶光学特性参数(AOD、AE和SSA)的月分布、季节分布和频率分布特征进行了详细研究。在气溶胶地基观测基础上,利用四种常用的气溶胶光学识别模型(AOD-AE、AODAROD、AE-SSA、AE-AAE)进行了气溶胶类型识别,对比了不同识别模型的识别性能,最后在多种模型协同作用下获取并分析了哈尔滨市区气溶胶类型分布特征。基于SBDART离散坐标法辐射传输模式对哈尔滨地区2017至2018年大气层顶、地表和大气中辐射强迫进行了模拟计算,分析了气溶胶在大气层不同位置的辐射效应及其月变化、季节变化和频率分布特征。在气溶胶光学特性和类型识别研究基础上,进一步分析了气溶胶光学参数对辐射强迫变化的影响以及不同类型气溶胶对辐射强迫季节分布的贡献率。综合利用地基遥感、卫星遥感和气象站观测等多种观测手段协同作用,对哈尔滨市区2017年10月18日至20日期间发生的一次典型重污染雾霾事件过程中气象要素、主要污染性颗粒物、主要反应性气体、气溶胶光学特性、主导气溶胶类型和气溶胶辐射效应变化特征进行了综合研究,详细分析了此次雾霾事件的成因、气溶胶光学特性、主导类型和气溶胶辐射强迫变化。本文在哈尔滨市区进行的气溶胶光学特性及其直接辐射效应研究将有助于弥补东北地区现有相关研究的不足,并提高我们对当地气溶胶污染特征及气候效应的理解水平,同时也将进一步丰富东北地区气溶胶地基观测和辐射强迫模拟资料,者对于评估当下区域气溶胶引起的气候环境变化以及预测未来气溶胶排放情形下区域或全球气候变化具有重要的理论意义与应用价值。