1.1.1 大气气溶胶污染研究进展
在美国加州地区是进行细微颗粒物研究最多的地方。加州空气资源管理委员会对排放源清单进行统计，并进一步细分。同时对主要污染源的排放特征进行了较为全面的研究，并建立了用于源解析研究的源排放特征谱库[7]而在我国，自改革开放以来，中国的工业化和城市化进程不断加快，人口数量剧增，能源的消费量和排放量日益增加[8]空气中的气溶胶粒子含量不断增加，气溶胶光学厚度不断上升，中国地区已成为引起全球气溶胶辐射强迫效应和气候效应的不确定性的主要区域之一。国内外诸多学者对该区域气溶胶光学厚度的时空分布和变化进行了大量科学研究。薛文博等[9]和Luo等[10]采用MODIS大气气溶胶光学厚度资料来分析中国10a(2000~2010年）的AOD值，其空间分布中心大体呈现两低两高格局，罗云峰等[11，12]基于逐日太阳辐射和日照时数观测数据，反演了全国47个站点的1960~1990年的气溶胶光学厚度的时空分布特征。Zhang等[13]应用一种新方法KM- Elterman，研究推断AOD可用于探索气溶胶对气候变化和地球辐射预算的影响。此外，许多研究表明中国地区 AOD
具有明显的年际、年代际变化特征，与人类活动和气象要素的变化具有密切的联系[14,15,16,17]。李海燕等[18]提出 ENSO 会通过影响季风和降水对中国东部冬季气溶胶产生影响。东亚冬季风具有明显的年际和年代际差异，季风环流的变化会对气溶胶的浓度及分布产生重要影响[19]。Zhang [20]指出全球变暖使边界层逆温增强、区域气象条件年代际恶化是导致气溶胶污染加重的重要原因。 AOD地面观测网络精度虽较高，但因为建设成本的影响，地面观测站点空间分布极为稀疏，难以生成高分辨率和大尺度的气溶胶光学特性产品；相比之下，卫星遥感可提供大尺度和实时连续的气溶胶观测数据，弥补了地基观测的不足，为大气环境研究提供了技术支持，目前已有多种覆盖区域和全球的气溶胶遥感观测网络，如搭载在Terra和Aqua卫星的中分辨成像光谱仪 MODIS(Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer），基于Nimbus卫星的臭氧观测仪TOMS(Total Ozone Mapping Spectrometer);还有搭载在Aura卫星的0MI传感器以及搭载在Terra卫星的MISR传感器等对AOD进行观测和反演[21]。
1.1.2 太平洋年代际振荡（PDO）以及太平洋年代际振荡指数（PDOI）介绍
PDO（太平洋年代际振荡）是北太平洋年代际尺度上最主要的海表面温度异常模态，PDO的概念由Mantua等[22]于1997 年首次提出，他指出PDO指数是对北太平洋20°N以北的月平均SST异常进行经验正交函数分析 (EOF) 所得第一模态的时间系数, 该指数能较好地反映北太平洋大尺度海洋年代际变化特征。PDO作为一种太平洋气候变化强信号，对太平洋及其周边地区气候变化有着重要影响,定义为北太平洋 20°N 以北的海表温度的主成分分析第一模态的时间系数，其冷暖位相在空间分布上呈现相反的情况，暖位相时，北太平洋海表温度异常冷，北太平洋海平面气压低于平均值，反之为冷位相。观测显示，自 1920 年起 PDO 指数与阿留申低压指数（该指数用于表 征北太平洋海表面气压变化）在位相上有显著的对
应关系，这种一致性变化表明 PDO 是海气相互作用的产物[23]
图一 (左)PDO位于暖相位(右)PDO位于冷相位时与海温、海平面压力（等值线）和表面风应力（箭头）的关系
PDO 对全球气候有重要影响。一方面，它既是一种长期气候周期的偏离，可直接造成太平洋及其周边区域气候的年代际变化；另一方面，它又是年际变率的重要背景，对年际变化 （ENSO 及其诱发的大气遥相关）具有重要的调制作用，可调制 ENSO 事件频率、强度和气候影响（如导致年际 ENSO—季风异常关系的不稳定性或年代际变化[24][25][26][27][28][29]）反过来气候变化也很可能影响
PDO 时空特征。近百年来全球气候变化特征是温度的显著变暖，平均增暖速率为每100年升高0.6°C，这使得太平洋SST发生了显著变化，其最大的增温发生在赤道中东太平洋即 Nino1 至 Nino4 区内，最大的降温在中纬度北太平洋中部。除了北半球太平洋西岸
40°N 附近为降温外，在北半球太平洋沿岸基本上为升温，但太平洋东海岸的升温幅度要远远大于西海岸[30]。Minobe[31]提出PDO的时间演变具有两个显著周期, PDO冷期:1890—1924年、1947—1976年, 暖期:1925—1946年及1977至今。Bond[32]等人指出PDO是叠加在长期气候趋势变化上的扰动。陈圣劼[33]等人也发现1970s中期以前和2006年以来,
PDO为冷位相, 在此期间, 江苏夏季雷暴多发, 而中后期到21世纪初, 分别对应PDO暖位相期和江苏夏季雷暴频数明显偏少期。由于PDO的复杂性以及全球变暖背景下PDO的可预测性正逐渐降低[34]，预测 PDO的相位变化对于人们来说仍具有很大的挑战性。前人做过很多关于 PDO形成机理以及PDO指数重建的研究：Mantua 等[35]重点分析了PDO的时间、空间特征并定义PDO年代际指数是由PDO指数 5 年滑动平均获得。Lu[36] 等利用一种气候网络分析的新技术来捕获PDO相位转变的前兆。通过计算PDO空间格局冷区和暖区之间的联系在相位转变前几年，发现冷暖区域之间的负相关逐渐增强.
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