上对流层与下平流层(Upper Troposphere and Lower Stratosphere，UTLS)是大气结构性质由对流层向平流层转换的过渡区域，对流层顶存在于UTLS区域内，在研究中被认为是对流层与平流层的分界层，阻碍着大气中水汽、臭氧及气溶胶的垂直交换，对大气运动过程及气候变化具有高敏感性，对流层顶的结构分布、年际变化与地表温度、近地面天气及气候变化紧密相关，同时全球及区域对流层顶的准确确定有利于提高GNSS(GlobalNavigationSatelliteSystem，全球导航卫星系统)气象学模型精度。
　　本文以基于大气折射率廓线准确探测对流层顶位置为主要研究目标，研究利用大气折射率获取对流层顶高度的理论和方法。重点研究改善了目前使用常用方法估算对流层顶高度时存在的问题，包括使用区域限制、过于依赖大气温度，对使用数据类型有要求等，即目前常用对流层顶确定方法不具备较强的通用性。基于折射率方法确定的对流层顶数据，深入分析了全球及中国陆地区域的对流层顶结构空间分布、季节变化，年际趋势变化等，结合地表形态、地面温度、近地面天气变化、大气对流运动等资料，得到了一些有意义的结论。论文的主要工作内容如下：
　　(1)分析了选用大气折射率廓线确定对流层顶的原因，并介绍了从无线探空和掩星资料中获取大气折射率廓线的方法，在此基础上，详细描述了从大气折射率廓线出发，利用折射率协方差变换法确定对流层顶的具体过程。
　　(2)深入研究了将大气折射率廓线通过协方差变换用于确定对流层顶位置的方法。利用不同的数据源，将通过折射率廓线获得的对流层顶与温度递减率对流层顶、温度最冷点对流层顶、掩星弯曲角对流层顶进行统计比较，证明大气折射率协方差变换法是一种稳定性更高，适用范围更广的确定对流层顶的方法。
　　(3)基于全球及中国陆地区域的对流层顶结构以及四季变化，着重讨论了表现异常的区域。南北半球的亚热带区域内出现对流层顶断裂带，且随季节变化明显，该区域内易产生大气急流，有利于上对流层与下平流层之间的物质能量交换；南极地区在北半球夏季和秋季期间的层顶高度出现异常高值，温度及气压出现异常低值，认为是该地区具有特殊的地理位置及地表形态，使其受到局地高、低层外源异常强迫的影响；因为地表对大气的热力作用较小，北半球夏季青藏高原区域的对流层顶高度略低于同纬度其他地区；由于沙漠地区特殊的地表反射率和土壤对太阳辐射的响应过程，夏季塔克拉玛干沙漠区域对流层顶位置高于同纬度其他地区；北半球冬季我国东北地区层顶高度略低于同纬度地区，主要因为该地区紧邻冬季风的发源地。
　　(4)根据2001年5月～2018年12月的掩星折射率数据，发现全球及中国陆地区域对流层顶高度在近18年来均呈上升趋势，全球对流层顶高度在所研究时间段内抬升了175m，且其变化与地表温度及气候变化密切相关；中国陆地区域对流层顶高度在所研究时间段内抬升了276m，上升速度较全球尺度略快，主要是区域尺度小及中国区域人口众多，人类活动影响较大所致。