极地地区是全球气候系统的重要敏感区，其大气结构与过程对全球气候变化具有显著指示意义。围绕极地大气多层结构演变及其气候效应，本研究依托南北极长期观测平台与多源探测手段，系统开展了极地大气物理特征及探测技术研究。通过地基遥感、探空观测及无人机等多平台协同观测，获取了极地大气温湿结构、臭氧分布及边界层稳定度等关键要素数据，并构建了高质量极地环境数据集。

在方法上，发展了基于平均核函数的卫星垂直廓线定量验证方法，实现了卫星与再分析资料在低空逆温识别等关键问题上的客观评估，提高了多源数据融合应用能力。 研究表明，近几十年南极地区整体呈显著增温趋势，其中热力过程为主要驱动因素，而动力过程具有一定抵消作用。

在技术研发方面，自主研制了适用于极端环境的低成本高精度探空观测设备，实现了观测精度与国际主流设备相当且成本显著降低，为极地长期连续观测提供了技术支撑。 相关观测与研究成果已应用于极地气候变化年报编制及国家极地战略服务。

本研究提升了对极地大气结构及其变化机制的认识，为极地气候变化监测、模式评估及气候预测提供了重要科学依据，同时对提升我国极地观测能力与国际影响力具有重要意义