本文基于武汉大学Na、Fe共振荧光激光雷达在2004年1月至2012年12月同时期内的观测数据,得到了在此期间武汉上空中层顶区域金属Na层和Fe层的平均特性、夜间变化和季节变化的变化特征。在评估了金属层夜间变化和季节变化对数据样本的影响后,我们提取了武汉上空金属Na层、Fe层在此期间的年际变化(或长期变化),然后理论分析了影响金属层年际变化的因素,进一步的弄清金属层变化规律背后蕴藏的物理、化学机制。同时,我们对同时期内金属Na层的年际变化和金属Fe层的年际变化进行比较并讨论。本文主要研究内容如下:1.获得了武汉上空金属Na、Fe层的平均特性。基于武汉大学在2004-2012年间的181晚Na激光雷达数据与199晚Fe激光雷达数据,得到在此期间武汉上空(30。N)中层顶区域金属Na层和Fe层的平均特性:金属Na层的平均质心高度为91.36km,平均RMS宽度(均方根宽度)为4.64km;金属Fe层的平均质心高度为88.99km,平均RMS宽度为4.57km。2.得到武汉上空金属Na、Fe层的平均夜间变化和季节变化特征。金属层是在源汇机制下实现收支平衡的,同时也是处于动态变化中的,通过数据处理,我们分别得到金属Na、Fe层的平均夜间变化及季节变化。Na层的夜间变化比较平稳,Na原子数密度的峰值在后半夜有所增加,RMS宽度整体在前半夜减小,后半夜增大。Na层质心高度整夜涨幅0.36km,RMS宽度整夜涨幅0.57km,呈现关于00:00LT对称的特征,Na层的季节变化则呈半年周期振荡,Na层质心高度最大值与最小值相差1.21km,RMS宽度最大值与最小值相差1.03km;Fe层的夜间变化、季节变化具有和Na层类似的规律。3.提取金属Na、Fe层在同时期的年际变化。因为金属层夜间变化幅度较小,季节差异较大,且数据样本的采集时间在夜间呈对称、较均匀分布,在季节上呈不均匀分布,秋冬季较多,因此在提取金属层的年际变化时,可以忽略数据样本夜间变化的影响,但不能忽略季节变化的影响,因在秋冬季观测较频繁,通过对秋冬季的数据进行线性拟合发现Na层和Fe层在这期间都相对稳定,Na层质心高度在8年时间仅有?58 m的下降,年变化率为-7.91m/year,Na层RMS宽度减小?151m,年变化率为-20.60m/year。Fe层的质心高度在8年时间里下降了?230m,年变化率为-31.36m/year,Fe层RMS宽度则有所增大,年变化率为21.01m/year。4.分析讨论影响金属层年际变化的各种因素,中层顶区域背景大气温度、大气成分的长期变化是主导金属层年际变化的重要因素。借鉴Clemesha的研究,以及我们数据处理得到Na层质心高度年际变化的结果,估算武汉金属层背景大气温度变化速率约为-0.85K/decade,即每十年约下降0.85k。然后我们比较了金属Na层和金属Fe层在同时期内年际变化的异同,两金属层在此期间整体平稳,无明显变化,两者的质心高度在此期间均有小幅度的下降,Fe的年变化率月为Na的4倍,两者的RMS宽度年变化率绝对值相近,但Na层变窄,Fe层变宽。