实际大气中分散漂浮着各种形状的颗粒物，这些颗粒物通常不能影响大气的宏观动力学特性，但是可以通过散射作用影响太阳能量在大气中的分配与传播。同时，大气中的颗粒半径尺度和红外波段尺度数量级相近，因而颗粒散射对红外辐射波传递影响很大，直接影响地球以红外辐射的形式向太空散发热量的过程，使热量难以散发到大气层外，从而引起温室效应。此外，由于粒子的吸收、散射、偏振等光学特性，可减弱雷达探测信号，还可以遮蔽可见光甚至对抗激光，在军事和民用方面都有很多应用，比如制造烟雾来防御激光武器，应用红外粒子制备红外隐身材料等。总之，开展微小粒子散射特性研究对工业、农业、医学、军事等多个学科都有重要意义。基于以上背景，本文主要开展以下三方面的研究：(1)对存在于大气中的单体非球形粒子进行参数化描述，研究了单体粒子形状、粒子空心区域对单体粒子散射特性的影响，并讨论了子弹花环粒子的枝数对粒子衰减特性的影响。研究发现空心部分对粒子衰减特性具有增强效果，此外，子弹玫瑰花粒子的枝数在临界尺度参数之前对散射特性参数影响不大，超出该临界后，散射特性参数在考虑吸收作用时随着枝数的增加而增加，不考虑吸收作用时随枝数的增加不再具有规则性。(2)在单体粒子散射特性研究的基础上，开展聚集粒子散射特性的研究，以动力学生长模型CCA生成不同形态、结构和分形维度的聚集粒子并进行散射特性计算，讨论了聚集类型、聚集单元粒子的尺度参数及形状对聚集粒子散射的影响。研究表明，在考虑单元粒子间相互作用时，不同聚集类型的聚集粒子平行、垂直散射强度变化趋势保持一致；而在考虑粒子间相互作用时，各聚集类型的粒子平行散射强度在90°散射角都出现极小值。此外，对双粒子聚集体而言，切比雪夫形状对相函数无明显影响，所获衰减截面及吸收截面相对球聚集偏高；椭球形状在小尺度范围内对散射相函数具有较大影响，但所获衰减截面及吸收截面数值相对球聚集偏低；圆柱形状对相函数影响与椭球类似，但随着尺度参数的增加，其衰减截面相对球聚集呈下降趋势，从高于球聚集变化到低于球聚集。(3)利用多变量分形叠加算法完成三维云场景建模，以单体粒子及聚集粒子的散射计算为基础，对一块高度在2.2km以下的模拟层云进行散射特性计算，并对比了含有不同粒子的三种云的散射特性，它们分别是：纯水云，内含气溶胶粒子的水云，内含气溶胶、圆柱状、聚集状冰粒子的低温水云。结果表明三种云的衰减系数及反照率变化趋势一致，衰减系数的最高值对应在云顶部分。