大气中多个尺度的物理过程包括大气边界层、局部环流、季风等，它们决定着大气污染的积累、扩散、沉降和区域输送。研究表明天气和气候变化在我国频繁发生的严重大气霾污染中发挥关键性的作用，在不利的天气过程影响下，大气污染物会在短时间累积形成高浓度污染，并在区域范围相互输送；此外，大气污染与气候变化影响下的天气过程变化存在着复杂的相互作用。

本研究将围绕着“大气物理过程与大气复合污染相互作用机制” 这一关键问题开展研究，深入认识大气复合污染形成与变化机制，改善和提高我国大气污染过程的数值模拟能力和效果，为我国大气污染的预报、区域大气污染联合控制提供关键科学支撑。

1.  大气物理过程与大气污染物的相互影响机制

大气物理过程在多种尺度上决定着大气复合污染的生成，多种尺度的大气环流，控制着大气污染的积累和在不同尺度的积累和输送；大气中的湍流过程在大气污染的扩散和地-气交换中起着关键的作用。此外，大气污染物最终表现出的光学-辐射特性、参与云雾形成能力以及干湿沉降均与其吸湿性密切有关。主要研究内容如下：

1)   大气物理过程与大气污染物的输送、化学转化及清除的相互作用机制；

2)   大气污染物与云及辐射的相互作用；

3)   小尺度动力过程的次网格效应。

2.  大气重污染与大气边界层的相互作用机制

大气边界层的温度层结和风速决定了大气污染物的积累和扩散，严重的大气复合污染主要受静稳天气的影响。城市化过程导致的热岛效应和对下垫面的改变，会在很大程度上影响到城市尺度的大气环流及污染的积累与扩散；在重污染形成过程中，尤其需要研究大气边界层的特征及其与大气污染物的相互作用机制，边界层结构变化对污染物积累、重污染事件形成的贡献。为更好地开展大气重污染预报预警以及在局部、短期减缓大气污染的积累提供科学依据。主要研究内容如下：

1)   大气重污染过程的大气边界层特征及理化结构；

2)   边界层结构变化与重污染过程相互作用机制。

3.  气候变化与我国大气复合污染的联系

影响大气复合污染的关键气象条件受大气环流的影响显著，与气候变化之间存在着复杂的联系。大气污染的形成还会通过与辐射和云的相互作用影响气候的变化。为把握大气复合污染的长期变化，科学认识大气复合污染长期变化中的天气气候因素和污染排放因素的相对贡献，需要深入研究各种形成大气复合污染的大气成分长期变化、导致大气复合污染的气象条件的长期变化规律，揭示其与气候变化的相互作用过程与机制。

1)  气候变化对大气复合污染长期变化的影响机制；

2)  大气污染物对天气气候的影响。

4.  大气污染数值模式关键物理-化学过程

在中国大气复合污染严重的独特环境下，大气污染物的形成及相互影响，特别是大气氧化性、在不同界面发生的非均相化学反应、二次有机气溶胶形成与变化新机制、云化学过程中硫酸盐形成机制等，都是在模式物理和化学过程改进中特别需要关注的研究。研究结果有助于更好地数值模拟大气污染的形成与变化、认识污染形成的机制、改进数值预报结果。主要研究内容为：

1)   重污染条件下二次气溶胶机制及模拟；

2)   云雾生消关键物理化学过程的模拟与参数化；

3)   大气污染干湿沉降机制与参数化。