气溶胶与大气化学模式研究在大气中化学成分的生消演变过程。它在大气痕量成分源汇评估、历史过程再现、未来场景预测等方面具有独特的优势，因此与外场观测、实验室模拟成为环境与气候变化研究的主要手段。

气溶胶与大气化学模式主要基于对大气物理和化学过程的科学理解和假设，用数学方法描述大气中化学成分的排放、平流、扩散、化学转化和干湿清除等过程，从而获得化学成分的浓度时空分布。它可同时模拟与气候和环境密切相关的臭氧、氮氧化物、一氧化碳等痕量气体以及沙尘、海盐、硫酸盐、硝酸盐、黑碳、有机碳等气溶胶成分，空间分辨率从几百公里到几公里。其主要应用可包括：1)沙尘暴、臭氧、酸雨、灰霾、重金属沉降等大气环境污染研究;2)气溶胶-云-辐射相互作用、气候-污染排放-区域空气质量相互作用等气候变化研究;3)空气污染预报预警、污染控制效果评估、污染达标规划评估、气候变化对空气质量影响等政策支撑性研究。

气溶胶和大气化学模式的一个重要模块是自然气溶胶源(主要是沙尘和海盐气溶胶)的通量计算。中心发展的大气边界层中阵风起沙参数化方案是该领域的重要成果之一。通过分析北京325m气象塔的资料，发现阵风的三维相干结构，使得积聚在风沙边界层的沙尘可以持续地克服系统的下沉气流，而不断上扬到大气边界层的中上层(图1)。依据上述理论和资料，提出了阵风参数化公式和大气边界层中沙尘的通量计算方法，并已初步设计了相关重要模块。通过数值模拟进一步证实了地表沙尘被卷入大气中主要是靠阵风。阵风的作用已被全球传输模式考虑，并且改善了全球大气中沙尘含量及传输的模拟，如证实中国区域是沙尘的净输入和沉积区。

　　图1阵风扬沙粒子轨迹示意图(红色：基本气流(包含下沉气流)+湍流;绿色：基本气流(不含垂直气流)+湍流;蓝色：基本气流+湍流+阵风)

海盐气溶胶是排放量最大的自然源气溶胶，是气候模拟和预估的重要不确定性因素之一。中心成员研究了洋面上不同粒径水滴的生成函数SSGF;其次依据观测资料，得到海气耦合边界层的阵风特征，建立了在平流、阵风和湍流作用下水滴粒子的运动方程，并进行计算得到可上升至100m以上高度的水滴粒子数百分比，从而求出上扬系数ε的参数化分式。将SSGF和ε二者结合就得到水滴的有效上扬滴谱，尤其考虑大于20μm的水滴对海盐气溶胶通量的贡献，这部分贡献至少大于总通量之半，指出国际上忽视这部分贡献是十分错误的(图2)。

　　图2 粒径大于20μm的水滴所形成海盐气溶胶的数通量