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以往的研究表明，电离层除受太阳辐射，地磁变化的影响外，还要受到低层大气的作用。在电离层与低层大气耦合的众多机制当中，上传的大气重力波扮演了十分重要的角色。它不断地将能量、动量输送至电离层高度，通过中性大气与电离层的相互作用，将影响电离层的状态，控制电离层的物理、化学过程。在过去的近半个世纪里，大量的观测与理论研究，揭示出了大气重力波的激发、传播与耗散特性。时至今日，电离层与低层大气之间的重力波耦合机制依然是一个广受关注并需要持续研究的课题。本文建立了一个简化的用于联系对流层激发源和电离层重力波扰动之间相互关系的传输函数理论模式，希望用于研究对流层天气事件引起的电离层中尺度TID扰动。
本文首先根据考虑大气热传导和粘滞的重力波复色散关系，采用传输函数的概念，基于重力波的线性理论，构建了真实大气中用于研究对流层内重力波激发源与电离层中尺度TID之间的三维传输函数数值模式。随后在频率和波数域中讨论了传输函数振幅的分布特性，并以地面单位脉冲源为例，分析了从地面到300km高空的响应，得到了波场的时空分布特征。然后又分析了300kin电离层高度对具有不同时空尺度方波激发源响应的总能量分布。最后重点讨论了大气背景风场对上传重力波的滤波特性。
本文数值计算结果表明：
(1)对流层中激发的重力波扰动在向电离层高度传播的过程中，由于受到背景大气粘滞和热传导的耗散作用，使得波动能量不断减少。通过对频率波数域传输函数振幅的分布可以得到，对于由对流层向上传播的内重力波而言，背景大气相当于一个带通滤波器，只有波动周期在约15min到30min，水平波长在约200kin到400km之间的重力波扰动最容易到达300km电离层高度，其他频率波数范围内的波动则不容易传播到达300kin电离层高度。
(2)模式计算的固定高度间的传输函数依赖于背景参量的变化而变化。通过计算发现，传输函数振幅最大值存在日变化、年变化和纬度变化，而没有明显的经度差异。主要表现为，在太阳活动高年传输函数振幅比太阳活动低年大，白天传输函数振幅值大于夜晚振幅值，白天低纬地区的振幅值比高纬地区大，夜间高纬的值比低纬的大。这主要是由于，不同时间不同地理位置上太阳辐射强度不同，进而导致大气标高发生了变化。辐射强时大气温度升高，大气发生膨胀，以至于单位面积气柱中空气的粒子数较少，这样波动在向上传播的过程中单位时间内碰撞到的粒子数就少，即大气粘滞和热传导作用减弱。
(3)模式计算结果与现有重力波的色散理论一致。在300kin高度上，电离层的响应主要发生在与地面的激发源之间相隔较远的水平距离上，而不是出现在激发源的垂直上空。此外，波动在由低层向电离层高度传播的过程中波阵面向前倾斜，这就表明，在水平方向上波动等相面传播的方向与群速度传播的方向相同，而在垂直方向上群速度传播的方向却与波阵面传播的方向相反，即垂直方向上群速度向上传播，等相面向下传播。
(4)大气背景风场对上传重力波有重要的作用。在不考虑背景风场时，波动由下向上传播的过程当中形成一个标准的漏斗状，且在相同高度上，波场以激发源所在的位置为圆心，按照同心圆的方式向四周扩散，同时在各个传播方向上情况完全一致。但是有背景风场存在时情况就有很大的变化。由垂直方向上波阵面组成的漏斗在背景风场的作用下发生了形变，同一层上同心圆在各个方向上距离激发源所在的远近不同，而且波场的强度也有了较大的差异。逆风方向波动传播陡峭，波动极大值距离激发源的水平距离较近，即波动由下到上传播的路径较短；而顺风方向上波动传播路径被拉长，波动振幅极大值距离激发源的水平距离较远，即波动由下到上的传播路径较长。这就会导致波动在传播路径上累积消耗的能量不同，最终逆风方向的波动振幅比顺风方向的振幅强，体现出了环境风场对上传重力波的方向性滤波作用。以上结论不但证实了射线跟踪的结果，同时也给出了风场存在时波场在三维空间中的分布特性，有助于对真实大气中上传重力波的理解。
(5)对流层中有丰富的重力波激发源，它们有不同的形状，即使同一类激发源也会有不同的时空尺度。在这众多的激发源中由于它们具有不同的频谱特性，将会导致电离层对它们响应的情况也不同。文中以地面三维方波源为例，分析了300km电离层高度对具有不同时空尺度方波激发源响应的总能量分布特征。通过比较可以看到，300km电离层高度上对方波源响应的总能量存在两个极值中心：一个对应的时间尺度在20-30min，空间尺度在150-250kin之间；另一个对应的时间尺度在5-8min，空间尺度在100km左右。前者对应的是低层重力波向上传播时的总能量分布特征，后者对应的是声波向上传播时的总能量分布。同时比较有风场和无风场存在时的值可以看到，有风场存在时响应的最大能量值要小于无风场存在时的值。
(6)通过在频率域、波数域和方向域分析真实大气中传输函数对地面单位脉冲点源响应的能量分布特征发现：300km高度能量极大值区域在频率域中对应的频率范围主要集中在2-5cycles/hour(周期在12-30min)之间；在波数域中主要集中在2.5-7cycles/km(水平波长在140-400km)之间；在方向域中主要集中在逆风方向。此外，不同观测点上空具有的最大能量也不同。在300km电离层高度上，逆风方向上观测点上空的波动最大能量比垂直于风场和顺风方向上的值大，顺风方向上的能量值最小，而且逆风方向观测点上能量最大值对应的频率小于另外两个观测点。这就表明由于背景风场的存在不同观测点上最大能量值对应的频率发生了偏移。