云作为地球辐射收支系统的重要调节器,在大气能量循环、水汽循环以及地球气候系统中扮演着非常关键的角色。云的垂直分布,能够通过影响云在地表及大气层顶处辐射效应的强弱及大气加热率廓线进而影响到大气环流,因此成为气候研究中一个不可或缺的重要因子。本文从研究云垂直分布特征的科学意义出发,结合主、被动卫星遥感仪器的观测优势,分析了云垂直分布特征的区域及季节变化,从观测的角度量化了多层云与单层云之间的辐射效应差异,并利用星载激光雷达的信号发展了一套不受云垂直分布及光照限制的水云消光系数的反演算法。主要结论如下：我们利用CALIPSO卫星所负载的激光雷达Level 2₀5km的云数据,研究了东亚地区（18°N～53°N,74°E～144°E）云的垂直分布特征。结果表明：东亚地区多层云云量在夏季、秋季、冬季、春季分别为43.6%、29.6%、21.1%、33.3%,而多层云分布中双层云比例最大。云顶和云底高度除了随季节变化显著外,还有明显的区域特征。单层云、双层云以及三层云的云顶和云底高度的数据显示,三层云中最上层的云顶和云底最高,并始终高于两层云中最上层云的云顶和云底高度。平均云层厚度季节变化不明显,其值普遍在0.9～2km范围之间。而云层间距同样没有明显的季节和区域变化,其出现的概率随距离的增大而减小。其中,间距在0.35km的概率最大,占到将近50%。而间距在1.45 km附近的概率大约为15%,高一点的可达到20%。通过分析CALIPSO、CloudSat以及CERES（2007/03-2008/02）的卫星数据,我们评估了多层云和单层云的瞬时云辐射效应,并量化了它们在大气层顶及地表处的辐射效应差异。研究表明：多层云和单层云之间存在着非常明显的辐射效应差异。一般来说,在大气层顶及地表处纬向平均的短波云辐射效应差异在大部分纬度地区都是正值,且差异最大可达到120W/m2（热带）,而最小值则降至-30W/m2（高纬度地区）左右。这说明,由于多层云较高的云顶高度,使得多层云向太空反射的太阳短波辐射要比单层云的少,因此能让地气系统捕获更多的太阳短波辐射。而多层云与单层云纬向平均的长波云辐射效应差异在大气层顶及地表处都相对较小,范围介于-30W/m2到30W/m2之间。这也表明,多层云与单层云相比仅在热带地区冷却大气,而在其它地区则加热大气。另外,本文通过利用星载激光雷达CALIOP Level 1的消光后向散射廓线数据还发展了一种反演低层水云顶平均消光系数的新方法。该方法适用于那些雷达信号穿透到云内大约100米以后就被完全消光的低层（云顶<2千米）不透明的水云。由于CALIOP激光雷达532nm探测器（平行和垂直通道）的光电倍增管（PMTs）在观测到一个强的后向散射目标物以后（例如：水云或地表）,雷达信号会展现出一种非理想状态的恢复。因此,该方法首先需要移除PMT的非理想瞬态恢复对水云信号廓线的影响,以便反演出正确的水云消光后向散射廓线。然后,订正以后的水云雷达信号廓线指数衰减的斜率及多次散射因子被进一步用于反演低层水云顶的平均消光系数。通过结合MODIS粒子半径的反演以及CALIPSO云层积分退偏比的观测数据,我们对新方法的反演结果进行了验证和评估。统计结果表明,两种方法反演的水云顶消光系数具有很好的一致性。它们平均的绝对相对差异大约是13.4%。该新方法最重要的优点是其在夜间也同样适用,并且也不会受到云垂直结构的限制,因此具有较好的应用前景。其它统计结果显示：层积云控制区域的水云消光系数存在着明显的昼夜差异,这种差异都是负值且具有明显的季节变化。然而,全球平均的结果与区域结果却存在着相反的趋势。从全球平均的结果来看,水云在不同季节的消光系数范围从26到30km-I,昼夜的差异都是正值且相对较小（大约1-2kmn-1）。另外,水云在不同季节的全球平均层积分退偏比则介于0.2到0.23之间,该参数的昼夜差异也非常小,仅仅0.01左右。