地磁暴,作为典型的灾害性空间天气事件,对中高层大气的影响是非常显著的。利用 Thermosphere Ionosphere Mesosphere Electrodynamics General Circulation Model（TIMEGCM）模拟了 2002年4月日冕物质抛射（Coronal Mass Ejection,CME）导致的地磁暴期间中间层-低热层（MLT）温度以及风场在全球对磁暴的响应过程。利用新建的TIMEGCM中热力学和动力学方程的诊断分析模块,在国际上首次揭示了磁暴造成高纬度以及中低纬度MLT温度和风场变化的物理机制。不仅中高层大气对磁暴有响应,低层大气也发现了磁暴的信号,利用交叉小波分析、广义可加模型（Generalized Additive Model,GAM）、Mann-Kendall（MK）突变检验等多种统计方法分析了夏季青藏高原热源与太阳活动及地磁活动的潜在联系,并且分析了在夏季青藏高原热源异常时,低层大气环流场的响应。结合2008年的四川降水异常事件,分析了夏季青藏高原热源异常与降水的联系。本文的主要结论如下:（1）磁暴期间高纬中间层-低热层的温度既有升高又有降低,晨侧高纬度地区的温度响应为负,昏侧的温度扰动为正。地磁暴期间,高纬度地区中间层-低热层区域的主要加热过程是与垂直风变化相关的绝热加热/冷却和垂直对流。焦耳加热在极光卵区域有贡献。极光卵内中间层-低热层的垂直风与高热层的垂直风一致,晨侧为向上的垂直风扰动,昏侧为向下的垂直风扰动。但要注意的是,在极盖区垂直风扰动只与220 km以下的垂直风扰动方向一致。在极光卵区域,离子拖曳力是最重要的加速过程,压力梯度力与科氏力对动量的改变有贡献。在极盖区,温度造成的压力梯度力与科氏力为最重要的中性风加速过程,离子拖曳力对中性风加速也有较为重要的贡献,气体粘滞力与水平动量输运有时候也有贡献。（2）在地磁暴的早期,高热层水平风场的变化比中间层-低热层大,并且出现得早。它们造成了中纬度垂直风的向下扰动。中间层-低热层垂直风场的扰动也是向下的,且与高热层垂直风的变化有关。在夜间中纬度中间层-低热层经向风扰动是赤道向的。随着磁暴的发展,扰动风变得更大,并延伸到低纬度。然而由于局部地区的温度变化,导致经向风扰动从赤道向运动转为向极区运动。白天的经风向扰动是向极区的,但比夜间要小得多。压力梯度力与垂直风导致的温度变化有关,压力梯度力和科里奥利力是暴时中纬度中间层-低热层的主要中性风加速过程。高纬度或高高度地区的动量输运不是暴时中间层-低热层风场变化的主要动量源。在中纬度地区,当中性风场和离子的漂移速度及方向相差较大时,离子拖曳力对中间层-低热层和高热层总动量平衡也有贡献。向下的垂直风增强了中间层-低热层温度,这在地磁暴的早期阶段产生赤道向的经向风扰动。随着地磁暴的发展,MLT温度持续升高并在局地产生辐散。这种辐散引起了向上的垂直风扰动。向上的垂直风扰动进而导致温度下降。高纬度地区的温度下降使经向风扰动从赤道向转变为极向。这与暴时经向风随时间改变方向和速度的观测结果一致。（3）夏季青藏高原东部大气热源的变化与东亚大气环流息息相关,而它的变化与太阳活动密切相关。EEMD与交叉小波分析都得到了夏季青藏高原东部大气热源具有11年的周期,这与太阳活动周期性一致,且通过EEMD得到的关于11年周期的本征模态函数变化趋势与原始数据的变化趋势相关性最高,约为0.51,这意味着太阳活动11年周期在夏季青藏高原东部大气热源整个周期性变化中起着重要的作用。我们使用MK突变方法发现太阳黑子数、地磁Ap指数和夏季高原东部热源中具有同样的突变点,这个突变点发生于1994年。我们使用了 GAM发现在发生突变以后,地磁Ap指数对夏季高原东部热源的解释能力达到63.6%,表明地磁活动对夏季高原东部热源的变化起主导作用。此外,地磁活动的解释能力大于太阳辐射,为太阳辐射的两倍。夏季高原东部热源与地磁活动或太阳短波辐射之间的非线性关系是稳定的。当夏季高原东部热源偏强时,同期四川盆地500 hPa、850 hPa的高度场也偏高,相对应9月四川盆地西北部的500 hPa风场能量偏大。500 hPa风场能量大值区与强降水区域分布较为一致。当夏季高原东部热源偏强时,南亚高压也异常偏东偏强,西太副高也异常偏西偏强。这种加热场-高度场-降水场之间的同期和滞后效应,导致了夏季高原东部热源与同期至9月中国局部地区的降水有很好的相关性。2008年9月四川汶川地区特大暴雨就是一个典型的例子。2008年南海和孟加拉湾地区的对流异常及西太副高的异常偏西,导致了水汽可以源源不断地向内陆输送,为四川盆地的特大暴雨提供了充足的水汽条件。（4）磁暴期间大气温度、垂直风场、水平风场对磁暴都有响应。温度场、垂直风、水平风场的响应从中间层开始迅速减弱,到了平流层磁暴造成的温度的变化迅速消失,而从对流层开始,温度对磁暴的响应又开始出现且是全球性的信号,形成金字塔形状。在对流层出现的大气温度对磁暴的响应既有正又有负,全球温度的响应的量级较为一致,但是从全球来看,大部分地区出现的磁暴效应是温度下降。垂直风到了对流层顶对磁暴的响应信号开始出现,特别是在赤道地区以南30°以内,这种垂直风扰动有正有负。垂直风对磁暴的响应和温度对磁暴的响应有所不同,不同点在于垂直风对磁暴的响应信号到了 850hPa以下又开始减弱。经向风场对磁暴的响应与垂直风对磁暴的响应较为一致,都是在对流层顶赤道地区有最为明显的扰动,而到了 500 hPa以下扰动信号又开始减弱。纬向风对磁暴的响应温度对磁暴的响应较为一致,都是呈现金字塔形状。纬向风对磁暴的响应比经向风对磁暴的响应更为明显。