本文利用ECWMF（欧洲中期天气预报中心）（1957年9月到2002年8月）的再分析资料（ERA-40），首先分析了平流层大气各要素场（高度场、温度场、风场）季节气候特征，利用小波分析方法确定法了平流层大气的主要周期，并利用EOF方法分析了各要素场（高度场、温度场、风场）的低频、主要环流模态和异常的时间变化特征。通过对北半球平流层大气低频变化的主要模态(AO)分析，揭示了平流层AO的主要特征，并与对流层AO进行了对比，研究了平流层异常对对流层的影响。主要结论如下:　　MORLET小波分析结果表明，北半球平流层中高纬度(55° N-90°N)要素场变化的主要周期是20-90d。EOF分析结果表明，高度场的第一主成分无论是空间向量场还是时间系数在各等压面都表现出了很好的一致性，即北半球均为负，且呈明显的纬向分布特征。低纬的数值绝对值小于高纬地区，最大绝对值位于极地附近，且有向欧亚大陆和北美地区伸展的变化特征，说明极地是平流层大气变化活跃区。平流层各个等压面在80年代之前，存在8年左右的周期，此后各层次出现了较为明显的4年左右的周期。　　对平流层高度场进行了(20-90d)滤波，然后进行EOF正交分解，发现:高纬度地区与中低纬度地区反位相变化，最大的异常特征出现在极地附近，其相对应的时间序列表现为明显的季节内振荡和年际变化，位势高度场低频变化的第一模态呈现出典型的AO位相结构，且AO与北半球其他地区位势高度场异常具有良好一致性。滤波后与滤波前时间序列具有较好的相关性，且出现的异常年份也表现出较好的一致性，说明了20-90天的周期是平流层大气的主要低频周期，AO是平流层的主要低频模态。　　平流层与对流层之间的关系研究结果表明，500hpa的第一特征向量与平流层比较相似，延迟相关分析表明北半球平流层大气变化异常先于对流层大气出现，在滞后35天左右相关系数达到最大.平流层冬季各月的高度场EOF分解的时间序列与对流层AO、中国冬季降水、气温均有较好的相关。