山地作为大气下垫面的重要组成部分,是影响大气运动的重要因子之一。自然界中的很多天气和气候现象都与山地有关,山地气象学越来越受到人们的重视。关于地形动力学、热力学以及地形降水的研究不仅可以加深对山地气象学的理解,而且还可以为山区及其周围地区的天气业务预报提供参考。本文主要通过理论解析研究了低层风切对地形背风侧重力波破碎的影响作用,并利用数值模式讨论和分析了低层有风切的条件不稳定气流过山引起的地形降水过程以及对流系统的传播情况。　　 发展了一个低层存有正向风切变的二维二层地形流线性模式,并利用该模式主要讨论了低层风切变对地形背风侧重力波破碎的影响作用。由于二维地形流的基本特征主要与两类凝滞点紧密相联系,一类与山前的地形阻挡有关,另一类与背风侧的重力波破碎相关,因此本文主要对第二类凝滞点展开具体的研究和分析。利用模式的解析解,讨论了在三种上下层不同稳定度分布条件下,山地波的向上传播过程,以及水平风速最大负扰动随地面风速U0和低层风切△u的分布情况,并分析了当背风侧凝滞点出现时U0与△u之间的相关关系。其结果显示,在给定地形高度h0,上下层稳定度N2、N1,切变层厚度δ条件下,地形上空出现凝滞点时的U0和△uc是相互对应的,并且在Fr0≥0.6的范围内,△uc存在一个最大临界值△umax,即重力波破碎发生时,△u≤△umax,也就是说当环境场的低层正向风切△u>△umax时,在地形背风侧不可能发生重力波破碎。　　 提出了一种多单体雷暴系统中新对流单体生成和发展的新机制。与传统的新对流单体生成机制相比较,当环境风场近地面低层存在反向风切时,密度流产生的水平涡度要大于环境风切变产生的水平涡度,密度流向外扩展较快,使雷暴系统处于“亚最优切变态”,此时系统中的新对流单体不再是从密度流前沿的GFU中分离出,而是由发展旺盛的主体对流体在其前部中低层激发的垂直上升运动引起。新生成的对流单体因其前部低层湿空气的流入得到快速发展,而其下游原有的主体对流体因湿空气的流入被切断而开始减弱、消亡并最终被新对流单体所替代。这种新机制的出现与低层环境风反向切变的强度及地表风速有关。在一定的低层反向风切变条件下,这种新机制可与“最优切变态”机制相交替作用:当密度流向外扩展较强时,多单体雷暴系统中新对流单体的生成主要是以“亚最优切变态”机制为主,且新生成的对流单体强度也较弱;当密度流向外扩展较弱时,多单体雷暴系统中新对流单体的生成主要以“最优切变态”机制为主,GFU得到快速发展,当发展到一定程度时,新对流单体从GFU中分离出。　　 本文利用中尺度数值模式,模拟和分析了低层有正向风切的条件不稳定气流过二维中小尺度地形时引起的地形降水过程及其对流系统的传播情况。根据地面风速和低层风切的值,可将地形降水分为四种型态:1)型态Ⅰ:对流系统的上游传播,产生于密度流西侧的新对流单体随密度流向上游移动,导致整个对流系统向上游传播;2)型态Ⅱ:对流系统的上游传播和山顶附近共存,随水平风速的增加,有部分新生成的对流单体开始向山顶附近移动并准静止于山顶附近;3)型态Ⅲ:对流系统的山顶附近和下游传播共存,当水平风速增加到一定值时,密度流开始越过山顶流向山后,在山后密度流东侧,环境场的正向风切变有利于新对流单体的产生,导致部分对流单体开始向下游传播;4)型态Ⅳ:对流系统下游传播,如果水平风速比较大,那么密度流将很快越过山顶,使整个对流系统也随之向下游移动,进而增加山后的降水。　　 将低层有正向风切的条件不稳定气流过山引起的降水过程进一步拓展到三维空间,即地形设计为三维理想的椭圆地形,并将地形降水型态调整为三类:1)型态Ⅰ:地形降水的上游传播和下游传播共存;2)型态Ⅱ:地形降水的山顶附近和下游传播共存;3)型态Ⅲ:地形降水的下游传播。与二维地形降水过程相比较,在三维空间中,由于上游来流可以在迎风坡向南北两侧绕流,即使水平风速较小时,初始对流也可以由背风侧的背风涡旋辐合上升产生,导致有对流系统在地形背风侧产生并向下游传播,因此,在三维地形对流降水过程中总有一部分降水系统向下游传播。　　 另外,本文还系统分析了地面风速U0和低层风切△u对地形降水型态的影响作用,以及依据这两参数划分的二维和三维地形降水型态分布图。当低层无风切时,地形降水型态将随U0的增加向高Fr0w数型态转移。当低层存有风切时,随△u的增加,地形降水的型态也由低型态向高型态转移。但是,△u的增加除了增强对流层中层引导气流而使地形降水向高Fr数型态转移外,还可以通过影响地形对流系统中新对流单体的产生和发展来影响对流系统的传播情况,进而影响地形降水分布和降水强度。