中层大气是日地耦合系统中重要的区域,大气重力波在上传的过程中输送热量、质量和动量是中层大气最主要的动力过程,影响着中层大气的环流结构和大气成分。由于重力波的频谱波段很宽,不同卫星探测器有其特定的优越性和局限性,有必要使用多种卫星资料的综合探测手段来研究重力波特征。尤其对于常用的高光谱资料来反演重力波信号必须考虑通道选择问题,以有效提取不同高度处的重力波信号。其次,青藏高原作为大气重力波的重要源地,平对流层物质交换（Stratosphere-Troposphere Exchange,STE）的关键区域,从重力波的动力过程探索青藏高原臭氧谷双心结构形成机制是十分必要的。再次,上中间层和下热层（Upper Mesosphere and Lower Thermosphere,UMLT）臭氧层是次臭氧最大值层,仅次于平流层中的最大臭氧层。UM作为两个臭氧大值区的过渡带,在UMLT的物质交换中扮演着重要角色。与平流层臭氧的研究相比,次臭氧最大值层的影响因子研究相对较少。本文将从动力过程的角度,研究重力波对UM臭氧的可能影响。本文具体研究内容概括如下:（1）本文以信息容量为指标,进行通道选择的改进,提出了基于分层情况下高光谱大气红外探测器AIRS合理有效的通道选择方案和方法,利用了“逐次迭代法”进行通道选择的计算方案;最后针对利用高光谱探测资料反演不同高度处大气温度参数并进行了通道选择试验,结果表明:本文改进的方法得到的大气可反演指标更加稳定,其取值可达0.54。温度权函数的分布较为连续且与实际大气更接近;统计反演对比试验表明:除近地面外,本文改进的通道选择方法反演的温度与1Dvar的通道组合反演的温度一致,但在10 h Pa-0.02 h Pa的临近空间高度,改进后选择的通道明显优于1Dvar选择的通道达1K左右;利用AIRS实测资料的统计反演的对比实验表明,本文改进的通道选择明显优于1Dvar和不考虑分层所选择的通道,特别在1 h Pa以上,大气温度标准差可以优化1-2 K。通过通道选择提取重力波扰动的对比实验发现,在50 km到80 km的临近空间大气,改进后选择的通道反演重力波的效果有所提升,相较1Dvar和不考虑分层所选择的通道提取效果,可以优化0.2 K到0.4 K。对比不同区域改进后通道选择反演得到的重力波扰动和真实值结果一致,能够较好地反映重力波信号,说明本文改进的方法可行,具有很好的应用价值。说明本文改进的方法可行,具有很好的应用价值;（2）利用欧洲中心ERA5再分析资料和中尺度WRF模式对发生在青藏高原区域上空2014年5月3日18:00-5月4日00:00的一次地形重力波事件进行了对比和模拟分析,给出了此次重力波过程的STE过程及其细节,从重力波的动力过程探索了青藏高原UTLS臭氧对重力波的响应。结果表明:此次重力波结构在90°E-100°E区域显示为随高度向西倾斜。从19:00-21:00波动信号逐渐减弱,22:00-23:00波动信号逐渐模糊。青藏高原UTLS臭氧混合比对此次重力波破碎有较好的响应。当21:00后,重力波破碎引起STE。平流层高浓度臭氧向低层入侵,导致上对流层臭氧浓度增加;（3）本文基于SABER/TIMED提供的2002至2015年的臭氧廓线,以及GRACILE提供的重力波参数,利用相关分析、Liang-Kleeman信息流方法,分析了重力波对上中间层臭氧的影响,结果表明:上中间层和下热层85 km-100 km的高度存在臭氧的第二大臭氧大值区,且存在明显的季节变化,上中间层80 km-90 km臭氧呈现带状分布,在春秋季存在中小尺度的波动信号。同时,1月和7月比4月和10月的重力波动量通量整体偏大,在副热带30°-50°区域重力波活动更强;通过相关分析和信息流,我们发现在热带和热带外地区重力波对臭氧的关系是截然不同的,在热带地区为负相关,而在热带外地区为正相关。利用信息流,得到热带外地区85 km-90 km,重力波动量通量是臭氧变化的原因。这主要是由于背景风场和重力波相互作用造成的重力波破碎导致物质交换,使得上层的高浓度臭氧下传,形成了物质交换。