穿越对流层顶的质量和臭氧交换是现在大气科学领域的重要问题，已经有不少学者对此展开了研究。但是目前为止，研究结果还有很大的不确定性，不同的研究结果之间存在着一定程度的差异。在这样的研究背景下，本文首先利用ECMWF提供的1958～2001年共44年逐日的臭氧，温度，风场等物理量场资料计算了热力学和动力学定义下的对流层顶，并对全球对流层顶平均气压场和位温场的空间分布及季节变化结构、季节变率和年际变率进行了分析比较。然后利用等熵坐标下的Wei公式计算穿越这两种对流层顶的质量和臭氧通量，对比分析了它们的时空分布结构及季节演变趋势，同时对相关的机制及其引起的气候效应作了初步的分析和探讨。最后又利用EOF分析，滑动t检验及合成分析等方法分析了其代表区域青藏高原和东亚地区的年代际变化特征。结果表明：　　 动力学和热力学对流层顶气压和位温场的空间分布结构相似，均呈现纬向型分布特征。其中气压值从赤道向两极递增，而位温值从副热带向赤道和两极分别递减。南北半球对流层项气压、位温场的分布存在着显著的非对称性，30°～50°之间是气压和位温经向梯度最大的对流层顶断裂区域。它们的季节变化和年际变化情况呈现出不同的趋势，其中夏秋季节所在的月份气压小，冬春季节所在的月份气压大，而位温场反之；年际变化显示出气压值减小，位温值增大，都表明了对流层顶高度的上升，这一现象与全球气候增暖有关，是人类活动和自然力共同作用的结果。　　 把P坐标系下的位温、臭氧和对流层顶气压与位温坐标系下的气压、臭氧和对流层顶位温的纬向平均分布进行对比，发现臭氧混合比从对流层到平流层显著增加，以对流层顶作为分界，而且两半球热带地区之间臭氧混合比远远小于中纬度到极地的臭氧混合比。位温的纬向分布从副热带到中高纬度位温垂直梯度增加，对流层顶穿过310到400K之间的位温面，即等熵面。气压的纬向分布则是从赤道到两极气压垂直梯度减小，对流层顶位温穿过100到350hPa之间的等压面。　　 穿越动力学对流层顶的质量通量呈现出一定的纬向型分布，在两半球的副热带之间基本上为TST通量，副热带至中纬度之间平流层到对流层的STT通量最大，中高纬度地区对流层到平流层的TST通量最大，热力学对流层项情况下质量通量的分布相似，但是通量强度的变化更加剧烈。臭氧通量决定于穿越对流层项的质量通量和下平流层的臭氧混合比，因此也显示出和质量通量相近的分布特征，但是量级不同。这种纬向型分布与大尺度的平均经圈环流密切相关，同时也与对流层顶折叠、急流和高空槽及切断低压等过程有关，两半球之间也存在着差异，这些差异和下垫面的海陆分布差异，大气经向和纬向环流的分布，以及两种对流层顶不同的环境结构都存在着密切的关系。　　 北半球向上和向下的月平均质量通量为冬春季节较大，夏季最小；全球月平均臭氧通量是秋季时最大，夏季时最小；南半球与北半球的情况相反。全球的净质量通量变化在4月达到极大值，在12月达到负的净质量通量极大值，出现了非对称振幅的季节波动结构。分析年际变率时发现，北半球STT质量和臭氧通量振幅的极大值出现在1972年和1982年，南半球同时出现TST净通量极值.全球的臭氧净通量在绝大部分时间是在零通量线以下.　　 在通量分析中发现青藏高原和东亚地区因其特殊的地形以及地理位置等因素，在全球平流层和对流层交换过程中具有非常重要的作用。我们对其进行EOF分析和突变点检验发现，青藏高原地区质量通量交换在整体上都具有明显的年代际变化，把44a的变化可以分为三个比较稳定的时段：1958～1971年，1972～1985年和1986～2001年.这三个时段中，质量交换距平分布表现“+-+”的变化趋势，说明青藏高原质量通量交换情况先变弱后增强。东亚地区的年代际变化突变点和青藏高原一致，但表现出和青藏高原截然相反的变化趋势。在这三个时段中，青藏高原南部及高原南侧地区向上的质量输送经历了逐渐减弱过程，表明这些地区的质量交换通道作用在逐渐减弱：青藏高原北部地区向下的质量通量表现出逐渐减弱的过程，这里的输送通道作用也在减弱。而塔里木盆地附近的输送则是逐渐加强的，东亚地区平流层和对流层之间质量交换正距平区在东北平原和华北平原附近也经历了逐渐增强的一个过程，表明这个区域在质量交换中扮演着越来越重要的角色。