对流层气温直减率（Trop-ATLR）是大气稳定度判定的依据,近地表气温直减率（SATLR）和地表温度直减率（LTLR）可在一定程度上间接地为对流层低层大气稳定度研究提供判断依据。此外,SATLR和LTLR研究还具有广泛的应用价值,如在水文气候、山地气候和生态、山地冰川和区域气候降尺度等方面作为重要的模型参数,影响着地表气温的分析和模拟结果。我国山区面积宽广,地形和气候条件复杂,因此,对我国温度直减率（TLR）气候学特征开展系统研究,具有重要的理论和实际意义。最后,SATLR的长期变化与海拔依赖变暖有着紧密的联系,TropATLR变化还直接影响气候系统的敏感性,因此,研究其长期变化趋势具有重要的理论意义。本文基于地面气象站和探空气象站、中分辨率成像光谱仪（MODIS）和数字高程模型（DEM）等数据资料,研究了我国LTLR、SATLR和Trop-ATLR三种TLR的时空变化特征,包括气候学特征和长期变化趋势。在气候学特征方面,分析了LTLR、SATLR和Trop-ATLR三种TLR年均值、季节均值的空间分布以及年内变化特征,SATLR的日内变化特征以及七大地理分区平均LTLR的时间变化特征,探讨了LTLR与地表温度和地面高程的相关性,对比分析了三种TLR在数值上的差异;在长期变化趋势方面,分析了1961～2018年SATLR和1961～2016年TropATLR变化趋势的时空特点。为了开展上述研究,本文提出了一种基于网格数据的TLR计算方法,首先从理论上推导出利用温度梯度场和高度梯度场描述TLR的公式,然后通过图像增强技术实现了其在计算机中的运算;提出采用改进的模糊C均值（FCM）聚类方法来对TLR的季节变化模式进行自动识别;尝试以生态亚区作为拥有复杂地形和气候条件的区域划分依据,并使用线性混合效应（LME）模型和高密度自动气象站气温数据计算每个生态亚区的平均SATLR值;基于我国2419个国家级气象站数据集,运用地理加权回归（GWR）模型计算SATLR。本文研究获得以下主要发现和结果:1.LTLR气候学特征（1）我国多年平均LTLR主要分布在4～7℃/km的范围,平均值约为4.6℃/km;（2）全国平均LTLR值表现为夏季较深（约为5.9℃/km）、冬季较浅（约为3.0℃/km）的特点;（3）西南和华中地区的LTLR年较差相对较小;（4）逆温现象主要发生在冬季地面高程较低、地表温度也较低的区域。2.SATLR气候学特征（1）我国年平均SATLR主要分布在4～7℃/km的范围;（2）全国大部分区域的SATLR年较差小于4℃/km;（3）SATLR的季节变化模式最为常见的是夏季型（即夏季最深、冬季最浅）,其次是冬季型（即冬季最深、夏季最浅）和春季型（即春季最深、秋季最浅）,秋季型（即秋季最深、春季最浅）较少;（4）夜间的平均SATLR通常比日间的浅0～2℃/km;（5）我国SATLR日较差通常在3～7℃/km之间,东部地区的SATLR小时值通常在北京时间上午7:00至9:00达到最深;（6）16个重点山区中,不同坡向的SATLR季节变化可能存在较大差异,日内SATLR达到最深值或最浅值的时间可能会随着季节的变化而变化。3.SATLR长期变化趋势（1）区域年平均SATLR距平在1961～2018年期间呈现显著变浅的趋势,速率为-0.023℃/km/10a;（2）1961～1998年区域平均SATLR距平序列在夏季和秋季都出现了显著变浅趋势,但最近20年（1999～2018）任何季节均未出现显著变浅趋势;（3）年平均最高和最低SATLR距平出现正趋势值和负趋势值的空间分布位置不一致:较强的平均最高SATLR距平负趋势值主要分布在中部地区,而平均最低SATLR距平负趋势值却分布在青藏高原东部和横断山脉等西南地区;（4）强度较强且分布范围较广的下降趋势主要发生在冬季的平均最低SATLR距平序列上,强度较强且分布范围较广的上升趋势主要发生在春季的平均最高SATLR距平序列上。4.Trop-ATLR气候学特征和长期变化趋势（1）全国多年平均Trop-ATLR为6.1℃/km,从东南向西北呈现递增分布;（2）在春季,全国平均Trop-ATLR达到最深,为6.4℃/km;（3）Trop-ATLR的季节变化模式中分布范围最广的是夏季型,其次是春季型和冬季型,没有发现秋季型;（4）全国大部分区域年平均Trop-ATLR均存在变深的趋势,但其在统计上基本上是不显著的。5.三种TLR的比较整体上来看,三种TLR的关系为:Trop-ATLR>SATLR>LTLR,并且冬季的差异比夏季的相对较大。SATLR在所有月份中都大于LTLR,且夏季两者的差异小于冬季;Trop-ATLR在春末夏初的几个月中与SATLR的差异较小,冬季较大。此外,TLR的时空变化可能与相对湿度、风速、气溶胶等的变化有关系。