ЛОМА продолжает и развивает исследования, которые проводились в Лаборатории атмосферной оптики ГЕОФИАНа, а затем под руководством проф. Г. В. Розенберга в Лаборатории оптики рассеивающих сред и аэрозоля и в Отделе оптики аэрозоля Института физики атмосферы.
В сороковых — пятидесятых годах под руководством И. А. Хвостикова, а затем Г. В. Розенберга проводились исследования атмосферы методом прожекторного зондирования, которые оказались предвестником лазерного зондирования атмосферы, а также методом сумеречного зондирования (Г. В. Розенберг, Ф. Ф. Юдалевич). Было получено уравнение прожекторного зондирования (И. А. Хвостиков, В. М. Морозов), детально разработана теория прожекторного зондирования (Г. В. Розенберг, Е. М. Фейгельсон), разработан метод поляризационного бистатического зондирования, получены оценки микрофизических параметров перламутровых облаков (А. Я. Дривинг). В пятидесятые годы, направив прожекторный луч горизонтально, Г. В. Розенберг поставил задачу детального исследования свойств и процессов трансформации аэрозоля в приземном слое атмосферы. Важной вехой в исследовании оптики атмосферного аэрозоля явилось обнаружение Г. В. Розенбергом и И. М. Михайлиным эллиптичности поляризации рассеянного атмосферным аэрозолем света. Параллельно разрабатывались новые теоретические и экспериментальные методы и подходы к решению задач атмосферной оптики: рассеяние света на частицах (О. А. Гермогенова), аналитические методы решения задачи теории переноса излучения (Л. М. Романова), исследования переноса солнечной и тепловой радиации в облачной атмосфере (Е. М. Фейгельсон), спутниковые методы дистанционного зондирования атмосферы (Г. В. Розенберг, М. С. Малкевич). Разрабатывались визуальные, фотографические и фотоэлектрические методы измерения поляризации рассеянного света и компонент матрицы рассеяния света (В. Б. Белянин, А. Я. Дривинг, Н. Д. Рудометкина), разработан инфракрасный гигрометр (Л. Г. Елагина). В шестидесятых годах ХХ века на Звенигородской научной станции были начаты исследования угловых зависимостей компонент матрицы рассеяния света в открытом объеме с помощью гониополяриметров, позволяющих синхронно измерять четыре компоненты матрицы рассеяния света (Г. И. Горчаков), ореольных индикатрис туманов (Ю. С. Любовцева) и спектральной прозрачности в приземном слое атмосферы (Ю. С. Георгиевский). На ЗНС ИФА был создан действовавший в шестидесятые и семидесятые годы комплекс оптической аппаратуры (Г. В. Розенберг, Г. И. Горчаков, Ю. С. Георгиевский, Ю. С. Любовцева), позволяющий контролировать условия распространения лазерного излучения в рассеивающей атмосфере.
По данным измерений ореольных индикатрис дымки (Г. И. Горчаков, А. А. Исаков) и компонент матрицы рассеяния света (Г. И. Горчаков, А. С. Емиленко, В. Н. Сидоров) была выявлена определяющая роль субмикронной фракции аэрозоля в оптике приземного слоя атмосферы. Были изучены статистические закономерности изменчивости компонент матрицы рассеяния света (Г. И. Горчаков, М. А. Свириденков) и предложена однопараметрическая модель приземного аэрозоля (Г. И. Горчаков, М. А. Свириденков, А. Е. Емиленко). Детально изучены вариации ореольных индикатрис (А. А. Исаков), конденсационная трансформация влажных дымок (А. С. Емиленко) и статистические взаимосвязи между оптическими и микрофизическими характерстиками аэрозоля (М. А. Свириденков). Решена обратная задача совместного определения коэффициента преломления и микроструктуры влажных дымок по данным измерений компонент матрицы рассеяния света (Г. И. Горчаков, Л. С. Туровцева) и задача восстановления микроструктуры туманов и дымок по данным измерений ореольных индикатрис (Г. И. Горчков, А. А. Исаков). В этот период были развернуты электрооптические (Г. В. Розенберг, В. Н. Капустин) и термооптические (Ю. С. Любовцева, Н. И. Юдин) исследования аэрозоля, а также исследования поглощательной способности атмосферного аэрозоля (Ю. С. Любовцева, Л. Г. Яцкович). Были выполнены исследования гидрозолей оптическими методами (Е. А. Кадышевич, И. Н. Плахина). Важной вехой в развитии исследований атмосферного аэрозоля явилась советско-американская экспедиция в Абастумани в 1979 г. (АФАЭКС-79) по исследованию фонового аэрозоля, организованная по инициативе Г. В. Розенберга. В 1981 г. Г. В. Розенбергом была организована экспедиция по исследованию аридного аэрозоля АРАЭКС-81 в Гиссарскую долину Таджикистана, при проведении которой была измерена матрица рассеяния света в условиях пыльной мглы (Г. И. Горчаков, В. Н. Сидоров).
В восьмидесятые — девяностые годы ХХ века были изучены вариации компонент матрицы рассеяния света при конденсационной трансформации аэрозоля (Г. И. Горчаков, М. А. Свириденков, В. Н. Сидоров), суточный ход оптических характеристик приземного аэрозоля, начаты регулярные измерения концентрации сажевого аэрозоля в Москве (В. М. Копейкин). На Кисловодской высокогорной научной станции проводились регулярные нефелометрические измерения массовой концентрации субмикронного аэрозоля, функции распределения частиц аэрозоля по размерам, сбор проб пыльцы растений. Были выполнены измерения ореольных индикатрис яркости неба (Г. И. Горчаков, А. С Емиленко, А. А. Исаков, М. А. Свириденков).
В девяностые годы в Калмыкии были проведены наземные самолетные измерения оптических и микрофизических характеристик аэрозоля (Г. И. Горчаков, В. М. Копейкин). По данным самолетных лидарно-нефелометрических измерений были выявлены различные режимы конвекции: термиковая конвекция, конвекция бенаровского типа (квазирегулярная и нерегулярная).
С середины 1980-х годов изучается состав аэрозоля арктических районов России с целью анализа антропогенного воздействия через атмосферу на удалённые районы и экосистемы (И. П. Малков, А. В. Полиссар, А. А. Виноградова), в том числе в экспедициях ААНИИ в Российскую Арктику (Б. И. Назаров, А. В. Полиссар). В начале 1990-х годов была проведена совместная Российско-американская экспедиция в районе о. Врангеля-Аляска с целью интеркалибровки приборов и измерения концентрации черного углерода в атмосфере. Разработана методика модельных расчетов дальнего переноса антропогенных примесей (тяжелые металлы и черный углерод) на субмикронных частицах в атмосфере с использованием многолетних данных о циркуляции воздушных масс и направлениях переноса воздуха (А. А. Виноградова). До настоящего времени выполняется анализ многолетних рядов информации о направлениях переноса воздушных масс в Российскую Арктику, сопоставление с Индексами циркуляции атмосферы, выявление общих закономерностей, а также межгодовой и сезонной изменчивости в этих процессах.
