在电离层以下，大气对流层、平流层、中间层和低热层区域，通常指约0～120km高度范围的区域，是大气中极为重要的区域。在此区域，从低高度往上传播的大气波动控制了大气层的动力学过程，并把能量和动量从较低高度的大气层传输到电离层高度，在大气层/电离层耦合中发挥了决定性作用。这些大气波动主要有重力波、潮汐和行星波，其中，由太阳辐射提供能量的大气热力潮汐在电离层高度幅度最大，且不间断出现，在大气层的动力学过程和大气层/电离层耦合中的能量传输过程中起着关键作用。　　鉴于大气潮汐在大气层/电离层耦合研究中的重要和关键作用，本文首先利用大气再分析数据研究了三种主要的大气潮汐（DW1、SW2和DE3）的气候学变化和空间分布;并结合经典潮汐理论，探求了低层大气潮汐的源值，分析了潮汐源值的分布特征和季节特征，并确立了三种潮汐成分中各Hough模成分的主要贡献。其次，为了下一步深入研究中高层大气对大气潮汐的响应，本文还采用新的方法从TIMED/SABER卫星观测数据中提取了非迁移潮汐成分（DE3和SE2），具体分析了他们的气候学特征、纬度-高度分布，并首次分析了中间层-低热层(MLT)区域非迁移潮汐的逐日变化。本文的内容揭示了低层大气到中高层大气潮汐的特性及其物理机制，这为进一步开展大气层/电离层耦合研究奠定了基础。　　本文的具体工作和研究结果如下:　　1.利用美国国家环境预报中心提供的NCEP/NCAR和NCEP/CFSR两种低层大气再分析数据研究了大气潮汐主要成分（DW1、SW2和DE3）的时空变化特征，主要结果如下:　　(1)利用NCEP/NCAR再分析数据分析了31 km高度处大气温度的三种主要潮汐成分（DW1、SW2和DE3）。分析得出，迁移潮汐(DW1和SW2)的幅度要大于非迁移潮汐DE3的幅度，且半日潮汐(SW2)又稍大于周日潮汐(DW1)的幅度。DW1有个大约四十年的周期;1958年到1978年峰值出现在赤道上，1978年到1998年中高纬地区比较强;DW1具有季节变化特征:南北半球都是当地的夏至到秋分期间比较强。SW2关于赤道呈现出很明显的对称性，峰值出现在±15°附近;SW2还有年变化特征:10月的分日到12月的至日期间比较强。DE3在赤道附近很强，且年际变化中包含一个准两年的周期震荡;DE3有个微弱的年变化，在6～7月份比较强。总体而言，31km度处大气潮汐的长期变化与高层大气中潮汐的变化性类似，所以我们能推断高层大气的潮汐是由低层大气的潮汐垂直向上传播的。　　(2)利用NCEP/NCAR再分析数据我们还重点分析了1948-2010年31 km处，不同的大气参量（温度T、位势高度H、纬向风U和经向风V）中非迁移潮汐DE3的时空变化。TDE3北半球的夏季和秋季主要出现在热带地区，峰值在赤道上。它在晚春比较弱，在冬季和早春几乎消失。HDE3相对赤道存在很明显的反对称性，有三个很明显的峰值，分别是:赤道、20°S和30°N。在20°S，南北半球的夏季和秋季HDE3比较强，相反，在30°N其冬季和早春比较强。而UDE3的时间变化相对于赤道呈现明显的对称性。在南北纬20°的附近，北半球的晚春和冬天都有峰值，但在秋季很弱，在冬夏季和早秋会几乎消失。VDE3在北半球的早春的峰值在南北纬20°，在夏季、冬季和秋季都比较弱。另外，风场潮汐的年际变化（UDE3和VDE3）都存在明显的QBO（准两年振荡）现象。　　(3)利用NCEP/CFSR再分析数据，我们主要分析了1979-2010年平流层大气温度中的潮汐成分。结果显示，迁移潮汐成分（DW1和SW2）主要分为两种:中纬的潮汐和赤道附近的潮汐。中纬DW1和SW2主要出现在高平流层(43km处)，延伸到低平流层(20km处)。它们的季节变化表现出明显差异:DW1主要是夏季强于冬季;而SW2主要是冬季强于夏季。赤道附近的DW1主要出现在低平流层，而SW2在高低平流层均有所体现。DW1和SW2都主要是半年变化:DW1在不同高度上都是至日要强于春秋分;SW2在低平流层春秋分稍强，而在高平流层则至日稍强。另外，非迁移潮汐DE3也主要呈现季节变化和年变化。　　利用GSWM模式的结果对比，我们可知，大气再分析数据可以反映出主要潮汐成分的季节变化特征，比如DW1潮汐成分。所以，我们认为大气再分析数据可以作为观测数据的补充，用来研究对流层、平流层潮汐。　　2.利用NCEP/CFSR再分析数据，我们采用Hough模分解(HMD)的方法，研究了1988-2012年中低纬(±60°之间)对流层高度(1～12 km)三种主要潮汐（DW1、SW2和DE3）源的变化性，主要结果如下:　　(1)我们具体分析了9km处三种潮汐成分的源值并分析了它们的时间变化性。DW1的源主要分布在两个纬度带:中高纬和赤道地区。中高纬的DW1源呈现出明显的年变化，6～8月比较强;而赤道地区的DW1源有半年变化和季节变化:源的幅度在至日要大于春秋分，且夏至要大于冬至。SW2的源明显相对于赤道对称，且存在半年变化和年变化:源的幅度春秋分要大于至日，且9～11月比较大。DE3的源主要发生在±30°之间的低纬地区，且有半年变化和季节变化:源的幅度至日要大于春秋分，且冬季要大于夏季。　　(2)我们使用HMD方法调查了对流层三类潮汐（DW1、SW2和DE3）的全球结构。HMD分析的结构显示对流层潮汐主要是由传播Hough模(1，1)、(2，3)、(2，4)和(3，3)主导的;其他Hough模的影响较小，基本可以忽略。Hough模系数的主要特征、季节变化性和潮汐成分源值在对流层的变化相关。我们还发现，厄尔尼诺现象通过影响对流层的能量和动量调制了对流层潮汐DE3的幅度。　　总而言之，三种主要潮汐和Hough系数的季节变化表明HMD分析方法可以用来研究对流层潮汐。　　3.利用TIMED/SABER一个11年太阳活动周期(2002-2012年)观测的大气温度数据研究了非迁移潮汐的变化性。我们提取了一天分辨率的MLT高度(70～120km)上纬度在±50°之间大气温度的经度波数谱，并利用其中的四波结构得到的非迁移潮汐，进一步分析了DE3和SE2两种非迁移潮汐成分的变化性，并针对DE3潮汐的逐日变化做出讨论，主要结果如下:　　(1)我们分析了主要的非迁移潮汐DE3和SE2的时间和空间变化，发现高时间分辨数据给出的空间分布和大时间尺度变化与之前基于两个月平滑数据的研究结果类似。它的主要特征是:DE3主要发生在±30°纬度附近，高度主要在106km附近;潮汐的幅度在北半球的夏季和早秋比较强，春季较弱，冬季最弱;DE3呈现了较弱的QBO现象，且QBO东向期间的DE3潮汐强度要强于西向时。SE2主要出现在100～115km，峰值出现在110 km; SE2主要出现在南北半球的中纬偏低地区，且在北半球强于南半球，峰值出现在30°N;潮汐有个微弱的年变化，幅度在春秋分稍强。　　(2)利用高时间分辨率的DE3和SE2潮汐数据计算了它的方差，用于代表非迁移潮汐的逐日变化，结果发现:DE3潮汐的逐日变化主要发生在100～115km高度范围内，且峰值在100 km和106 km附近;逐日变化在低纬比较强，且峰值出现在赤道上;逐日变化在至日要强于春秋分;逐日变化没有表现出明显的年际变化。SE2潮汐的逐日变化主要出现在95～110 km且有两峰值分别出现在106 km和100 km处;逐日变化几乎没有纬度变化;逐日变化在至日要比春秋分明显，且从2002-2012年也没有明显的年际变化。　　DE3的逐日变化可以用它的绝对幅度的方差和波相位的贡献来解释，其中，后者起主导作用。