气溶胶对人体健康、环境污染以及交通运输等产生着重要的影响。近年来大气污染问题比较突出。大气边界层作为与地表交互最为密切的大气,它与污染物进行着交互作用。因此,针对边界层的研究一直是国内外研究的一个热点问题,而边界层其中一个重要的特征即是边界层高度,也称为混合层高度,它是大气探测中的一个重要内容。但是传统的边界层高度测量方式空间覆盖度低,重复频率低或者精度低,针对这个不足,激光雷达作为主动的探测技术由于其全天时,高时间和垂直分辨率、能够连续探测大气等特点,发展成为一种有效的PBLH(Planetary boundary layer height)探测手段。除此之外,近十一年来,基于CALIPSO(Cloud-Aerosol Lidar and Infrared Pathfinder Satellite Observations)星载激光雷达的PBLH探测也在逐渐的发展起来。相比于地基激光雷达,CALIPSO在空间覆盖上具有独特的优势。由于CALIPSO获取的信号信噪比低,本研究通过星载激光雷达的回波信号仿真分析,讨论了星载激光雷达系统参数对回波信号信噪比的影响,并通过改变累加脉冲,进行平滑效果分析。对CALIPSO的PBLH反演方法进行了探讨。目前,利用CALIPSO进行PBLH的反演时,主要采用的是最大方差法,但该方法本身存在PBLH误判的情况。此外,在面对不同的大气污染条件时,该方法还存在限制。最大方差法适用于清洁天气和部分卷云对流的情况,在边界层内有着高后向散射的混浊大气的情况,小波协方差方法则更为适用。本文对最大方差法通过增加判别条件的方式进行了改进,同时通过小波分析方法和最大方差法两者相结合的方式,发展了适用于不同大气气溶胶条件的综合PBLH探测算法,基于CALIPSO的观测,利用该算法反演得到中国区域的PBLH结果。选取六个典型地点,对中国典型区域的PBLH时序变化进行分析。通过中国区域的季节和年际变化分析,结果表明了PBLH在时间和空间上的分布特点。之后,利用ECMWF(European Center for Medium range Weather Forecasting)的再分析产品,对中国区域的PBLH进行了季节和年际变化分析,并与CALIPSO的相应结果进行了对比分析。论文主要的研究结论有:(1)利用地基激光雷达对北京站点上空的PBLH进行了探测,并进行不同污染状况下、多年日变化和多年季节变化的PBLH分析,结果显示PBLH在不同时间和大气污染状况下,呈现出一定的分布特点。(2)星载激光雷达的仿真分析表明,激光发射能量,接收口径大小,累加脉冲与信噪比成正相关,而滤波宽度,接收视场角大小和采样频率与信噪比成反相关。通过累加脉冲的平滑结果,表明回波信号的信噪比与平滑尺度成正相关,但随着平滑尺度的增大,回波信号的水平分辨率也在逐渐的降低。(3)利用地基激光雷达站点的观测,对CALIPSO获取的PBLH进行了验证。结果显示,对于Lille地基激光雷达站点,在无云的大气条件下,PBLH的平均绝对误差为206米,在悬浮层去掉后,平均误差为106米。对于Beijing地基激光雷达站点,它与CALIPSO的地面轨迹之间的平均距离超过40 km,PBLH的平均绝对误差为0.5 km。(4)基于CALIPSO的观测,利用综合的PBLH反演算法,获取了中国区域的PBLH。通过6个典型地点的PBLH的时序变化分析,反映了中国典型区域的大气污染状况。而中国区域的年变化和季节变化结果表明,PBLH具有明显的季节变化特征,春、夏季PBLH数值高,而秋、冬季数值低,PBLH的年际变化则不明显。通过对比ECMWF再分析资料获取的PBLH结果,发现两者之间差异较大。最后,利用由CALIPSO获取的PBLH对ECMWF的相应结果进行订正。