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本文主要研究对象为中高层大气,包括平流层、中间层和热层,是目前人类认知最少的区域。随着观测资料的日益丰富和临近空间飞行器研究的开展,分析模拟中高层大气环境特征愈发成为热点。前人对于中高层大气环境变化的探究限于数据或者方法,对一些现象只得到了不够精细的描述;与国外相比,我国的中高层大气探测资料仍然匮乏且一些探测技术也相对落后,对国内探测资料进行合理的分析与应用对研究我国中高层大气环境特征、建立基于我国自主探测数据的中高层大气模式具有重要的科学意义。在已有的研究基础和积累的观测数据基础上,本文利用TIMED/SABER温度资料、国内岢岚场站的FPI(Fabry–Perot Interferometer,FPI)风场数据以及国内首次成功的火箭被动落球探测实验资料,对资料本身及中高层大气环境进行分析,主要内容包括以下几个方面:(1)利用TIMED/SABER 2.0版本的温度数据,分析长期振荡的全球结构以及中间层逆温现象。研究表明:赤道地区科氏参数较小,温度场平流层SAO(Semiannual Oscillation,SAO)较小的偏差将在风场中被放大,导致纬向风平流层SAO振幅关于赤道出现不对称结构。75和85 km之间SAO相位的反转导致背景温度场平均11 K的中间层逆温,且由于75和85 km温度随时间变化季节不对称的原因,春分逆温幅度强于秋分。TO(Triennial Oscillation,TO)主要出现在热带地区,其光谱峰值可能是QBO(Quasi-biennial Oscillation,QBO)的副峰并受到QBO的调制。在85 km,TO的变化同SAO振幅的年际变化有较好的匹配关系,暗示此处可能存在TO和SAO的相互作用。此外,ENSO可能对低平流层TO振幅进行调制。(2)利用岢岚2013年7月~2014年11月FPI风场数据对场站上空87、97和250 km风场特征以及行星波的结构进行分析。通过FPI同HWM-07以及TIMED/TIDI风场对比,揭示了HWM-07模式准确性的提高需进一步考虑太阳活动和行星际磁场的影响。对行星波的分析结果表明:行星波活动在中间层顶附近最弱,而在其两侧活动增强。在MLT(Mesosphere and Lower Thermosphere,MLT)区域,最强的16日波动出现在2013年秋季,最弱的波活动出现在夏季;6.5日波的活动主要出现在春分秋分附近,最强振幅出现在87 km处2014年8~9月。在250km处,经向风场中5日、8日和16日三种行星波典型周期带的月平均振幅变化特征相似,最强振幅均出现在2014年5~9月。(3)利用火箭被动落球探测实验资料,通过输入NRLMSISE-00模式密度计算获取风场数据,分析风场特征,提取重力波信息,讨论方程中的变量对于风场计算结果的影响。结果表明:NRLMSISE-00模式密度虽不是真实密度,但对风场计算影响很小;垂直加速度的不确定性能够在较高高度范围内产生巨大的风场计算误差。实验计算获取的纬向风与MERRA-2再分析数据有很好的匹配关系,而二者经向风场匹配关系相对较差,这可能由于再分析数据不能够准确描述经向风场的特征所致。30~60 km范围内,重力波的主要波长均集中在8.5 km,5 km以及3.5km。