本文主要的研究对象为中层大气晴空湍流。晴空湍流在中层大气的动力学和热力学过程中都发挥了关键的作用。对中层大气晴空湍流参数的有效探测和准确反演是对其进行深入研究的基础。所以本文所用围绕中层大气晴空湍流探测和分析这个主题进行了如下四方面的工作:(1)Thorpe分析法是一种通过对比稳定层结流体中探测得到的位势温度廓线或位势密度廓线与参考廓线来识别和研究湍流特性的方法。但是利用Thorpe分析法从探空资料反演湍流参数时,反演的精度会因为仪器噪音的存在而降低。因此本文第二章提出了一种利用蒙特卡洛模拟,自适应的确定最优分解层数的小波阈值去噪的方法,并通过仿真探测数据和实际探测数据对本文方法的去噪效果进行了检验。结果表明,本文的方法在去噪的稳定性和准确度上都要明显优于已有的去噪方法,有利于提高中层大气湍流参数的反演精度。(2)在之前的利用Thorpe分析法研究中层大气湍流特征的研究中,大部分都位于中纬度地区;并且,受到气球上升高度的限制,这种方法在30 km以上,尤其在35 km以上的实际应用效果仍然是未知的。因此,本文第三章用Thorpe分析法对中国长沙探空站(113°05’,28°12’)的七组最高高度大于35 km的探空数据进行了分析,并将其在对流层和平流层的应用结果进行了对比。结果表明,在对流层,Thorpe分析法能较好的反演对流层自由大气的湍流分布和相应湍流参数。同时由于低纬地区对流层较厚,所以在5-15 km的高度区间内,Thorpe尺度_TL和湍流能量耗散率?的值都维持在较大的状态。在37 km以下的平流层,Thorpe分析法只能对尺度较大湍流的性质进行分析,所以得到的_TL和?的值偏大。在37 km-40 km的平流层内,由于受到噪声的强烈干扰,Thorpe分析法很难对湍流参数进行计算。(3)本文第四章将在对流层中部普遍存在的一个_TL较大的湍流层,定义为对流层最强混合层(SMLT),并尝试将Thorpe分析法这种从气球探空资料中反演中层大气中湍流的特性的方法应用于COSMIC掩星资料中,对中低纬度的SMLT的时空分布进行了反演,并通过希尔伯特-黄变换(HHT)对SMLT高度的变化周期进行分析。结果表明,最强混合层的高度变化受到地形和太阳辐射的双重影响。(4)本文第五章对TK-1G卫星导航体制探空火箭的外场试验数据进行了分析处理,结果表明卫星导航体制的探空仪数据获取率高,可以完整获得全弹道数据和气象数据;并且通过将探空仪测量结果与多种其它方式测量结果进行对比,发现探空仪能够较为准确的测量距离地面20-60 km范围内的大气参数,这证明TK-1G卫星导航体制探空火箭是探测中层大气环境的有力手段,为利用卫星导航体制的探空火箭对中层大气的湍流进行探测打下了良好的基础。