大气背景辐射特性对先进光电工程应用以及地球和空间科学研究具有重要意义。临近空间大气不仅受到大气对流层活动的影响,还受到太阳辐射、宇宙射线等外部环境的影响。本文开展了特殊天气下大气辐射特性的地基观测,利用卫星遥感数据分析了大气背景辐射的基本变化特征和高空大气扰动下的时空分布状态,为深入研究临近空间环境辐射形成机理及其变化特性提供了重要的科学基础。主要研究工作和创新性成果如下:利用光纤光谱仪在2018年暴雪天气条件下进行了 0.4-1.1μm天空背景辐射的地基测量,获得了整个降雪过程下的天空背景光谱辐射的基本变化特性,在雪后晴朗天气下的暮曙时分,观测到可见光谱段的短波天空背景辐射低于长波背景辐射值,而其他时刻短波天空背景辐射都高于长波波段的数值。利用SABER探测的临边大气红外辐射数据采用微扰方法分析了 2012/2013年平流层顶爆发性增温下的大气扰动情况。发现相比于大气温度数据,采用临边长波红外辐射数据可更精细地揭示大气扰动。2013年1月到3月平流层爆发性增温事件中,40km处大气温度扰动最大幅度值为21%,而大气辐射扰动最大幅度达到160%。2012年弱平流层增温效应发生时,温度扰动幅度最大值为16.4%,而辐射扰动幅度的最大值可达91%。基于2013年平流层爆发性增温事件的统计分析,获得了大气背景辐射的时空分布特性。从大气长波红外背景辐射的纬度分布中发现此事件发生于高纬度地区;在20km-50km高度范围内,大气背景辐射沿经度方向呈现“w”形状分布;临边大气长波红外辐射在50km和80km附近存在极值,随着事件的发生,上述极值高度区域在高纬度地区呈现先扩大后缩小的趋势。利用SABER探测数据研究了 2013年平流层爆发性增温事件中臭氧浓度的变化情况。在平流层顶抬升中期,高纬度地区40km处的臭氧浓度增大;在平流层爆发性增温过程中,臭氧最大混合比呈现中-高-中纬度分布特性,类似于阻塞高压Ω型。详细研究了 9.6μm通道大气背景辐射与臭氧浓度、温度、太阳辐射通量的相关性,发现臭氧通道辐射值主要受太阳活动的影响,短时间内臭氧浓度主要与温度相关。利用SHARC软件模拟了特定波段的大气背景辐射值的时空变化,获得了大气背景辐射的日变化以及随季节及纬度的变化特性,发现高纬度辐射值的四季差异明显大于中低纬度,根据辐射产生机制判断这可能是由于高纬度地区的大气环流结构变化及其季节性输送变化强于中低纬度地区。