沙尘气溶胶与云相互作用是全球气候变化研究的主要内容。我国西北地区沙尘气溶胶丰富、降水稀少，与云相互作用更为显著，是开展相关研究的天然实验室。本项目拟凭借兰州大学半干旱气候与环境观测站（SACOL）现有的云雷达、多波段拉曼偏振激光雷达及微波辐射计等先进主被动遥感仪器的独特优势，设计一套合理的沙尘气溶胶与云相互作用集成观测研究方案；重点开展该地区沙尘气溶胶、云及大气温湿廓线的长期连续野外综合观测试验；建立该地区沙尘气溶胶、云和大气温湿廓线实时同步的第一手观测资料集；发展一套沙尘气溶胶微物理特性的激光雷达反演算法；在充分理解其物理特性垂直分布特征的基础上，结合云宏观动力和微物理过程，深入揭示该地区沙尘气溶胶与云的相互作用机理。项目的完成，将进一步加深理解沙尘气溶胶在该地区云发展过程中的重要性，为今后评估沙尘气溶胶间接和半直接辐射效应及气候影响，提供宝贵观测资料及理论依据。

自然生态系统氮循环过程是全球气候变化和生物地球化学循环的重要内容。利用氮同位素示踪自然生态系统的氮循环及对气候变化的响应正在成为主要的研究方法之一。本申请拟通过对西北地区不同生态系统和气候条件下土壤总氮、无机氮元素和同位素的系统研究，更深入探讨生态系统（植物-土壤-水）氮循环过程的氮同位素组成变化，特别是土壤无机（硝态和氨态氮）氮同位素组成变化；探讨不同生态系统下，土壤无机氮同位素对生态类型和气候环境的响应关系；试图认识氮生物地球化学循环过程植物和土壤氮同位素变化的机制。同时，深入理解植物和土壤氮同位素组成和环境湿度（或降水）、温度变化关系的可能内在因素。本申请所涉及的问题是目前国际上生态系统氮循环和氮同位素地球化学研究一直未能很好开展的重要内容。本课题的进行将会为深入认识半干旱地区不同生态系统氮同位素组成变化，为利用氮同位素示踪氮生物地球化学过程研究提供更多的机制理解。

【中文摘要】环境磁学在中国黄土气候和环境记录重建研究中取得了重大进展，但仍存在较大争议。黄土地层中经常使用的磁化率其粉尘贡献到底有多大？磁学参数在季风区和西风区表现迥异，原因何在？不同粉尘源区的环境磁学参数是否存在较大差异？哪些磁学参数适用于干旱区气候与环境重建？这些问题是国际学术界亟待解决的重大科学问题。要解决这些问题需对提供黄土物质的干旱半干旱地区现代环境磁学过程做出深入研究。本项目拟开展西北地区不同类型地表景观（沙漠、绿洲、戈壁和干涸湖盆）和粉尘沉积的黄土高原表土与粉尘环境磁学特征研究，探讨粉尘对黄土地层磁化率的贡献，认识不同粉尘源区环境磁学特征的空间差异，定量半定量重建干旱区环境磁学参数与气候环境的关系，寻求能够重建干旱区气候环境变化的磁学参数。本研究对理解我国黄土磁化率指标意义和干旱区环境磁学参数的应用有重要的理论意义，对开展我国北方城市大气颗粒污染物自然贡献率和沙漠化研究具有指导价值。