重力波和臭氧是中高层大气中研究的两大热门课题，本文分别从理论模式和仪器研制两方面对它们进行了研究。在第一部分的工作中，利用全隐欧拉格式和全球热层-电离层-中间层-电动力学环流耦合模式（TIME-GCM），对重力波的非线性传播及其在传播过程中对中高层大气中氧族和氢族成分和与之密切相关的OH气辉辐射的影响进行了数值模拟，结果表明，从对流层向上传播的重力波经历了产生、发展、饱和、对流产生直至破碎的非线性演化，大气的非等温结构加速了重力波在中层顶区的破碎，重力波的非线性传播是小尺度对流和湍流产生的一个重要的源。在重力波的传播过程中，氢氧大气成分的水平和垂直分布均受到了不同程度的影响，以氧原子的响应最为明显，而其中重力波破碎在氧原子水平分布上的反应则是非线性重力波过程的一个重要表现；另外，分析显示，重力波的非线性传播对OH气辉的峰值分布由明显影响，小尺度重力波的传播有时会引起OH气辉出现奇异的双峰分布，重力波的破碎现象也可以从对气辉的观测中反映应出来，这对利用气辉观测研究重力波传播特性有非常重要的指示意义。·臭氧总量探测仪·通过测量六个波段的太阳紫外辐射和大气后向散射辐射，可以获得每天一次的臭氧总量的全球分布。在论文的第二部分，以仪器方案阶段的工作为基础，根据具体的技术指标要求，介绍了仪器的总体设计和工作模式，完成了仪器的地面定标和一系列性能测试，并根据测试分析提出了改进方法；对利用大气后向散射辐射反演臭氧总量进行了初步的研究，分析了不同太阳天顶角时波长对的选取，确定了反演流程，为下一步的数据反演工作打下了基础。