目前GRAPES （Global/regional assimilation and prediction system）模式高层大气预报效果不佳的主要原因是：三维变分同化系统高层背景场构造方案采用存在缺陷的外推方案,使高层大气的背景场和卫星观测资料之间存在巨大偏差,卫星高层通道资料在同化过程中被剔除,从而影响同化模式有效使用高层观测资料,造成GRAPES模式同化和预报效果不佳。本文针对上述问题展开了理论分析,并设计研究方案：首先,采用一维变分系统进行模拟试验,定量分析高层外推方案的误差大小及影响范围；其次,提出改进方案,使用一维模拟实验分析改进效果,证明改进方案的可行性；最后,运用GRAPES全球分析预报系统进行循环同化实验,分析改进方案同化效果。得出结论：1.一维变分模拟实验表明：用外推方案构造出的背景场廓线与真实状况差异很大,其反演结果不仅在高层存在巨大偏差,对中低层也有不同程度的影响；将高层的卫星通道关闭,可以缓解高层背景和观测差距过大导致的一系列问题,反演结果有所修正,验证了现行变分方案将卫星高层通道资料剔除的原因。2.提出改进方案：现有外插方案扭曲了高层大气结构,考虑到气候值代表大气平均状态,故在高层采用气候值代替背景场外推廓线。为避免衔接处（模式顶）出现不连续,采用一个简单的梯级平滑技术。改进方案模拟实验结果表明：使用高层大气的气候数据构造高层大气温、湿度背景场廓线,能较好估测高层大气实际状况；使用平滑修正后的气候值作为高层背景场进行一维变分同化实验,反演结果较外推方案有很大改进。3.将改进方案用于GRAPES-3DVar,进行了为期十天的循环同化试验,分析表明：使用气候值改进方案构造高层温、湿度背景廓线,能够有效地提高分析场的质量,对位势高度场高、中、低层均有不错的改进,对于其它变量的修正效果也十分明显。证明用气候值改进方案取代现行GRAPES模式中同化系统高层插值方案切实可行。