对流层顶是对流层和平流层之间的过渡层，它是地球大气的一个最基本的结构特征，也是人类活动引起气候变化的一个敏感区域。对流层与平流层之间的物理、化学变化和辐射过程的耦合直接影响着气候变化。尤其是对流层顶结构、位置、强度的变化直接影响着近地层的天气与空气状况。因此，对流层顶的长期精细观测以及结构分析对研究地球全体与局地的气候与气象变化，具有重要的科学意义与应用价值。　　论文以对流层顶大气结构为研究目标，在现有大气多参量同时探测拉曼激光雷达系统和传统反演技术的基础上，设计了一种基于振动-转动拉曼激光雷达的大动态大气温度反演方法。利用氮气振动拉曼激光雷达的的大气温度反演技术以及基于误差权重的振动一转动拉曼数据拼接技术，从而实现了对流层-下平流层范围内大气温度的精确反演，在高度22km以下的温度统计误差小于3K。提出了一种基于后向散射比校正的大气气溶胶光学参数精确反演的改进方法，并以后向散射比作为特征参量，获得了对流层-下平流层范围内易产生气溶胶层或云层的有效探测，为对流层项大气结构的研究提供了可靠的技术支持和数据来源。　　利用2013-2015年大气多参量同步探测拉曼激光雷达系统的探测数据，开展了长期的数据反演和分析，获得了对流层-下平流层范围大气温度、气溶胶光学参数、水汽密度及相对湿度等廓线，并结合NCEP数据资料和HYSPLIT模式的气流轨迹追踪，获得了西安地区局地上空对流层顶区域内的大气多参量日变化和季节变化趋势。大气多参量的同步分析结果表明：西安地区的对流层顶高度在17-18.5km范围内，在对流层顶附近易形成气溶胶层，对应的后向散射比明显增大；在该区域内，相应的大气水汽密度、相对湿度和风速都呈现骤减的趋势，且受到来自西和西北方向为主的快速气流轨迹影响，初步完成了西安地区对流层顶大气结构的探索性分析。