中高层大气是指距地球表面10千米高度以上的大气,上限可达300千米,包括平流层、中间层以及部分热层。研究中高层大气对人们进一步了解大气环流过程乃至气候变化都具有十分重要的意义。重力波是中高层大气中最为关键的动力学过程之一。重力波的振幅随着高度增加呈指数增长直至破碎,将其携带的动量能量转移至背景大气中,对大气结构和耦合具有不可忽视的影响。本文主要利用TIMED/SABER卫星2004年至2013年共十年的温度数据,提取重力波温度扰动廓线。以10（log1 0（T’G W ~2））作为重力波活动强度的表征,研究重力波活动随纬度、高度的分布以及随时间的变化规律并进行了频谱分析;其次,针对前人提出的“波动湍流层顶”概念深入研究,分别计算“波动湍流层顶”上下边界、重力波以及6.5天波振幅峰值高度并比较了三者随纬度、季节的变化规律,探究不同类型大气波动对“波动湍流层顶”的影响。考虑到“波动湍流层顶”与难以直接探测的传统湍流层顶区域具有相似的气候分布特征,该项研究可以反映不同类型的波动在传统湍流层顶区的相对影响;最后本文分析了我国首次成功进行的火箭膨胀落球试验过程及数据,指出本次试验采用的雷达定位体制是误差的主要来源,值得进一步改进,并利用获得的大气水平风场数据和卫星探测的温度数据分别提取重力波并进行比较。本文的主要结论如下:（1）重力波活动分布:随高度变化方面,热带地区的重力波活动在15～20千米高度范围内存在明显的极大值区,并且这一极大值区会向夏季半球移动。极大值区出现的高度之上存在一个相对低值区与其对应。30千米之上直至大约80千米,即使受到湍流阻尼的作用,重力波活动强度始终加强;而在80千米以上,重力波活动显著增加。季节与年际变化方面,主要体现在重力波活动的一般在冬季较强。不同纬度和高度表现出来的振荡特征也有所差异:南北纬25度至50度的80千米以下的高度,年振荡占据了主导地位;80千米以上年振荡强度稍有减弱,同时出现半年振荡。同时,北纬50度各个高度上出现了较为明显的周期约为4个月的振荡,而南半球50度并未出现。南北纬30度范围上同样存在明显的年振荡,与此同时,半年振荡下移到80千米以下出现。另外,北半球30度周期约4个月的振荡仍然存在并且出现了一定的准两年振荡成分。赤道地区的年振荡仅在较低高度30千米以下出现,同时35千米以下也表现出一定的准两年振荡特征（2）“波动湍流层顶区”与重力波振幅峰值高度随纬度变化较为一致,二者均在赤道地区存在相对低值而在中纬度地区达到极大值;但具体的纬度范围稍有差异,相较而言,重力波振幅峰值高度达到极大值的纬度更近赤道。但“波动湍流层顶区”与重力波振幅峰值高度的季节变化截然不同。前者在冬季达到极大值,而后者在夏季达到极大值。较低的浮力频率更容易导致湍流将背景大气中的能量动量输运至波动中,引起振幅的增长。对浮力频率的分析表明:冬季南北纬50度85至95千米高度范围内浮力频率较小,更易引起重力波振幅的增长,容易在较低高度达到峰值振幅。行星波中6.5天波的振幅分布可以看出其与“波动湍流层顶区”的季节变化一致。这提示我们:不同类型和强度的大气波动可能对“波动湍流层顶区”有不同的影响。（3）本次落球探测实验采用雷达定位体制,雷达定位精度对最终风场计算结果有较为显著的影响,主要体现在较高高度范围内纬向风场存在较大不确定度。后续研究中可以考虑采用卫星定位体制,对探测结果应有明显改善。利用最大熵法提取纬向风场、经向风场以及卫星探测温度廓线中的重力波垂直波长分别集中在4、6.5、12千米左右。利用S变换方法对温度扰动廓线提取的重力波垂直波长同样集中在10～12千米左右。相比较卫星探测数据,落球探测在提取重力波参数方面分辨率更高,能够发现精细结构。