重力波作为一种平流层常见的中小尺度波,在全球的气象学、气候学、化学以及中高层大气与低层大气动力学中扮演着十分关键的角色。本文联合使用AMSU-A与MWTS微波观测数据研究了平流层重力波的时空分布特征和传播特征,对比分析了不同微波探测仪器在平流层重力波监测方面的差异。同时,在利用AIRS高光谱数据与ECMWF ERA-interim再分析数据研究中国内陆5次典型暴雨伴随重力波事件的基础上,进一步运用WRF模式重点分析了发生在山东省乳山市的一次暴雨过程,探讨了与暴雨相伴的平流层重力波的传播特征,以及重力波上传过程对暴雨发展的可能影响。(1)首先介绍了利用大气微波垂直探测器观测分析平流层重力波扰动的方法。随后,利用METOP-B卫星装载的AMSU-A观测,给出了冬季(12月)和夏季(8月)典型区域平流层重力波扰动特征分析结果,以及全球33km高度附近的强重力波扰动出现频率。结果表明,平流层重力波扰动的幅度呈现出高层大于低层的特征,夏季33km高度附近在安第斯山脉南部存在强重力波扰动,冬季在拉布拉多半岛附近存在强重力波扰动。(2)风云三号C星(FY-3C)同时装载有设置了50~60GHz和118.75GHz附近氧气吸收带内通道的微波大气垂直探测器,可以用于监测平流层下部的大气温度。本文的首要目的是展示FY-3C微波大气垂直探测器在监测平流层强重力波扰动中的优势特点。在给出平流层强扰动监测结果的基础上,分析了不同波段不同通道监测平流层大气温度扰动的能力。随后,对比分析了FY-3C大气温度探测通道与国外同类仪器在观测平流层扰动中的异同点,并进一步讨论了不同平台相同大气微波探测通道联合分析平流层扰动过程的能力。本文在统计2012年冬季(2012年12月和2013年1、2月)和2014年夏季(2014年6、7、8月)的微波大气垂直探测器观测的全球平流层扰动出现频率分布的基础上,利用FY-3C微波大气温度探测器分析了格陵兰岛附近2014年1月7~11日一次平流层扰动过程。结果表明,FY-3C微波探测器50~60GHz和118.75GHz波段可用于获取平流层不同高度上的大气温度扰动特征,且前一波段的探测能力显著地优于后一波段。随后,针对2014年1月11日拉布拉多半岛附近的平流层强扰动过程,基于FY-3C的MWTS-Ⅱ与METOP-B的AMSU-A的对比观测表明,MWTS-Ⅱ能够揭示平流层波动更细致的水平结构特征。最后,针对2014年8月10日安第斯山脉附近不同平台仪器的相同通道探测结果的分析表明,多平台联合观测可以进一步提高平流层强扰动监测的时间分辨率。(3)为了分析中国陆地区域深对流激发平流层重力波的特征,针对发生在中国陆地中纬度区域上空2007年7月至2011年8月的5个典型暴雨事件,利用Aqua卫星高光谱红外探测器AIRS观测并结合ERA-interim高空背景场数据和S变换小波分析方法,分析与暴雨相伴的深对流激发平流层重力波的传播特征,并进一步讨论重力波上传过程对暴雨发展的可能影响。(4)进一步,针对2011年7月25日乳山特大暴雨过程相伴的平流层重力波过程,利用中尺度数值模式WRF开展了暴雨诱发平流层重力波的数值模拟。对模式输出的垂直速度场和温度扰动场的分析表明,暴雨在平流层内的弧状波结构主要集中在降水云系东侧,水平影响范围大于1000km,随着高度的增加,圆弧状结构越趋于闭合,波动振幅也显著增强。此外,对垂直速度剖面结构分析表明,受高空东风和风切变的影响,重力波在上传过程中逆着背景风场向东传输,不同高度波动形态各异。随后,基于三维傅里叶变换(FFT)的功率谱分析结果表明,此次暴雨激发的平流层重力波在35km高度周期为7~20h,水平波长约为1000km,垂直波长为5~10km。最后,通过分析动量通量的垂直输送,定量反映重力波上传过程中的参数化强迫。