在深对流活动中,有一部分对流能穿透对流层顶,这类对流称为穿透性对流,它对上对流层/下平流层（upper troposphere and lower stratosphere,简称UTLS）区域的能量、水汽以及痕量气体的收支起重要的调节作用,而UTLS区域内的辐射平衡也是全球能量平衡的一个重要组成部分。随着卫星观测资料的广泛应用,人们对深对流活动有了一定认识,特别是首部星载测雨雷达的升空,深对流及穿透性对流的内部结构也为人们所了解。然而由于缺乏准确的对流层顶资料,深对流是否穿透对流层顶?穿透性对流对UTLS区域产生什么影响?我们对这些的认识仍然不足。本论文利用多卫星平台多仪器观测资料、探空资料,结合再分析资料,研究了全球对流层顶诸参量的变化特征,率先建立了逐月全球对流层顶诸参量的时空变化数据集。依据逐月对流层顶诸参量的数据集,确定了准确的对流层顶信息,结合星载测雨雷达探测的对流活动,系统地研究了热带副热带地区穿透性对流活动特征及其对UTLS区域温湿结构的影响。论文还就西北太平洋台风活动产生的深对流和穿透性对流对UTLS区域臭氧分布的变化进行了研究,揭示了该地区台风活动对UTLS臭氧变化的影响程度。本论文取得的主要结论如下：（1）揭示了全球热力对流层顶气候特征资料分析结果表明,热力学对流层顶高度在热带地区超过16.5km,在副热带地区出现显著的梯度区,在极区则小于9km,这是地球大气热力平均状态。但是,深对流和穿透性对流活动会造成局地对流层顶高度的扰动,资料分析表明这种扰动小于1km,也表明了大尺度气团的稳定性。对流层顶附近的静力稳定度在对流层顶之上0至1km和1至3km附近,分别出现两个最大值,其中0至1km的最大值位于赤道附近,而1至3km的最大值出现在南北半球10°-15°纬度带内；就季节而言,北半球冬春季节对流层顶以上静力稳定度的最大值位于非洲中部、热带西太平洋和热带东太平洋,而在副热带其静力稳定度明显变小。不同资料对流层顶差异的分析表明,COSMIC与IGRA差异较小,两者对流层顶高度差异0.02±0.54km,气压差异1.61±15.44hPa,温度差异-0.06±2.25K,位温差异-0.52±5.59K；差异的区域特征表明在印度次大陆差异较为明显,这与该地区探空数据质量可信度较低有关。而COSMIC与NCEP对流层顶差异较大：北半球冬季高度-0.20±0.57km,夏季高度-0.16±0.90km;其中NCEP对流层顶在热带明显偏低约2km,而在南半球明显偏高达到2km。研究表明全球多对流层顶事件发生与急流关系密切,急流附近对流层顶厚度可达6km;在北半球冬春季节,东太平洋和大西洋西部由于急流减弱引起对流层Rossby波破碎频发,从而导致这两地区多对流层顶发生频次下降。安第斯山脉地区多对流层顶几乎没有显现季节变化特征,这里全年都可观测到多对流层事件。研究结果还发现,多对流层顶事件发生时,对流层顶之间几乎都伴随着低稳定度的出现。（2）揭示了热带副热带穿透性对流特征研究结果表明热带副热带穿透性对流降水发生频次为0.005～0.05%,且具有较大的区域差异及显著的季节变化特征；陆面穿透性对流频次及强度均高于海面；穿透性对流活动在ITCZ、亚洲夏季风区、非洲中部及亚马逊地区最为活跃。穿透性对流的平均雨顶高度为14～18.5km。论文定义了穿透性对流雨团的等效半径和穿透尺度。研究结果发现95%以上的穿透性对流的等效半径为2.5km,穿透尺度小于4.5km。与洋面相比,陆面穿透性对流雨团的等效半径更大；亚洲夏季风穿透性对流发展深厚,并且雨团水平尺度更宽,因此穿透性对流的等效半径和穿透尺度均大。论文还就穿透性对流的物质输送进行了初步的分析,结果表明亚洲季风区穿透性对流在平流层与对流层交换通量过程中的贡献显著。（3）揭示了深对流及穿透性对流活动对UTLS区域温湿结构的影响程度研究表明陆面、季风区和洋面的深对流及穿透性对流的降水结构存在明显的差异,如陆面这类对流的降水更剧烈、雨团中存在更强的雷达回波（更大的降水率）、雨顶更高等；而洋面的降水强度最弱、雨顶高度也最低；季风区深对流和穿透性对流的降水强度比洋面的大；深对流及穿透性对流的潜热垂直结构也表现了类似区域性特征,其中穿透性对流的区域性差异更为突出。研究还表明大气温度垂直结构与深对流垂直结构存在一定的关系,深对流云体内出现暖异常（与潜热加热有关）,深对流云顶附近出现冷异常（与气团绝热上升冷却有关）,而在深对流云顶之上存在暖异常,这个暖异常与高层空气绝热下沉增温有关。对于穿透性对流情况,上述现象更为明显。深对流和穿透性对流均造成对流层整层显著的加湿,其中最明显的加湿作用发生在陆面,这里的水汽混合比增加程度可超过40%；在季风区稍弱,而洋面最弱。与此同时,深对流和穿透性对流还造成云顶附近气层脱水,其中深对流的脱水效应比穿透性对流的大。（4）揭示了西北太平洋台风中对流活动对UTLS区域臭氧的影响个例研究发现,台风可造成200hPa以上臭氧柱浓度下降超过-4DU,且臭氧垂直廓线也有明显的亏损,可达-12%或更多。强台风阶段臭氧亏损程度还明显增强,亏损的水平和垂直范围也显著增大。西北太平洋台风雨带中穿透性对流雨团加权平均等效半径为4.0km,加权穿透尺度0.49km。西北太平洋台风可造成台风中心附近10°之内200～50hPa臭氧柱浓度（简称OCUTLS）显著亏损,亏损程度达-5DU,相应的变化百分比为-5%。其中台风云墙内（距离台风中心0.5°-3°环带区）强对流造成显著的OCUTLS负异常。较以往的研究结果,论文率先给出了基于准确对流层顶高度的穿透性对流活动的空间特征尺度,并揭示了穿透性对流活动的垂直结构特征及其相应的温度和湿度垂直结构特征,以及上述特征的区域性差异,增进了我们对穿透性对流活动的认知,并为模式模拟提供了准确的观测事实依据。