在众多气候变化影响因子中，气溶胶和云是两个最重要的不确定因子，造成这种问题的原因不仅是由于气溶胶和云的复杂辐射强迫机制，还因为缺乏气溶胶和云的物理、化学特性与光学特性的系统观测资料。本文利用地基激光雷达并结合星载激光雷达以及地表太阳光度计，对北京地区气溶胶及格尔木地区卷云的光学属性和分布特征进行了研究。主要的研究结果如下:　　1)基于单波长米散射激光雷达，提出结合水平观测和垂直观测相结合的观测方法，利用水平观测数据为激光雷达方程求解提供一个已知量，减小反演误差。即通过对晴天静稳大气条件下的水平观测，获得近地面气溶胶消光系数，作为垂直观测的激光雷达反演中的约束值。反演结果表明利用水平和垂直观测相结合的方法获得的垂直方向上气溶胶AOD与AERONET光度计AOD差别在0.05以内，对于缺少气溶胶背景观测数据的地区，这种方法提高了反演精度。　　2)利用CALIPSO卫星2006年6月至2013年5月过境北京地区(N39°26′-41°03′，E115°25′-117°30′)的观测数据，分析了北京地区气溶胶垂直结构的年际和季节变化特征。结果表明北京地区气溶胶在各个季节呈多层分布特征，且层次高度各不相同，多集中在2km高度以下，气溶胶消光系数冬季普遍偏大，夏季最小，但气溶胶抬升高度最高;另外2008年夏季，北京地区气溶胶呈现出8年内最小值，这与奥运期间北京的空气治理方案密切相关，反映出工业污染对北京大气气溶胶含量的巨大影响。　　将卫星反演结果与AERONET香河站点光学厚度资料进行比对，结果显示CALIPSO和AERONERT所测得AOD相差较小（在0～0.06范围内），但一般来说CALIPSO所得AOD较AERONET测得的AOD略小，原因可能是利用CALIPSO反演北京地区气溶胶过程中，所选用的激光雷达比，比实际情况偏小，导致反演的AOD整体偏小。　　3)结合地基激光雷达、CALIPSO以及地基太阳光度计，建立了一套完整的激光雷达反演方法，获得了北京地区不同天气条件下气溶胶的垂直分布和激光雷达比。结果显示在晴天状态下，北京大气气溶胶基本呈现指数递减分布形式，且气溶胶多聚集在地表，平均激光雷达比为28±5.3 Sr。霾天气条件下的气溶胶垂直结构呈多层分布，且气溶胶粒子的消光系数和激光雷达比变化较大，整个过程气溶胶平均激光雷达比为42±11.8 Sr。而沙尘期间的气溶胶垂直结构主要受局地气象场条件的影响，变化巨大，沙尘期间气溶胶可被抬升至1公里以上，平均激光雷达比达57±13.3 Sr。　　利用上述方法结合被动遥感对北京地区霾粒子特性进行了进一步分析。AERONET北京站点2013年1月、2月、3月的太阳光度计观测数据表明霾期间气溶胶光学厚度有较宽分布，在0.2-3之间，Angstrom指数大多大于1，气溶胶以细粒子居多。从气溶胶光学厚度、Angstrom指数和水汽含量三者的关系上看，霾期间气溶胶粒子的形成和增长分两种情况:气-粒转化和吸湿增长，其中吸湿增长粒子所占比例较大。此外，霾期间气溶胶激光雷达比与光学厚度呈正比，随着LR增大AOD也会增大，但激光雷达比与Angstrom指数没有明显的线性关系，当LR＜25Sr或LR＞53Sr时，随LR增大Angstrom指数减小，当25Sr＜LR＜53Sr时，Angstrom指数随LR的增大而增大，出现这种现象的原因是Angstrom指数是表征粒子大小的物理量，而LR不仅与气溶胶粒子尺度相关，而且还与粒子的形状以及粒子的组成成分相关。　　4)利用地基双波长偏振激光雷达对格尔木地区卷云特性进行了研究分析，这是国内首次利用地基激光雷达对高原北部地区卷云进行的长期探测结果研究。研究结果表明格尔木地区卷云平均云顶高度为8.88km，比几乎同纬度的兰州和合肥地区卷云高度低2-3km。格尔木地区夏季可能出现卷云的高度比秋冬季节要高，且随着海拔高度的增加，出现卷云的几率降低。夏秋冬三个季节卷云平均云厚约为1.54km，厚云多出现在夏季和秋季，冬季卷云云厚相对较小，光学厚度也有同样的变化特征。格尔木地区的卷云激光雷达比约为29.1±8.3Sr，三个季节的均值差异不大，在激光雷达反演过程中可采用统一均值。此外，从卷云色比分布来看，格尔木地区卷云色比均值约为0.92±0.23，卷云粒子应为尺度较大的聚合物状冰晶粒子。表征卷云粒子形状的退偏比在三个季节中分布在0.32±0.09之间，云中通常混有大量过冷水滴。