夹卷过程是发生在对流边界层顶部的重要物理过程，其实质是对流边界层湍流与自由大气之间的相互作用，作用的结果是在对流边界层与自由大气之间形成一个过渡带，即夹卷层，并在此处发生物质和能量交换。揭示夹卷层结构特征、探讨夹卷过程机理一直是大气边界层动力学研究的重要课题．夹卷过程不仅直接影响对流边界层的发展，也会对大气中的其他物理过程产生一定的影响，因此，获得夹卷过程参数化的恰当形式就成为这方面研究的主要内容和目标．由于夹卷层处于对流边界层的上部，且垂直尺度相对较小，因而很难对夹卷过程实施有效的观测，尤其是关于夹卷层细致结构的观测资料难以获取．迄今为止，人们对夹卷层内部温度和速度的分布特征仍不太了解，这限制了对夹卷机理的认识，也给夹卷过程的参数化研究带来了不少困难。本文主要从动力学的角度，即运用物理过程分析的方法，系统地研究了夹卷通量比、夹卷层厚度和夹卷速度这些表征夹卷过程的特征量的影响因子，及其可能的参数化形式．通过这些研究，在以下几个方面获得了一些新的认识，取得了一些新的结果： ㈠在已有的对流边界层湍流特征的野外观测研究的基础上，采用对流槽实验这一物理模拟方法，并运用先进的测量技术和数据采集手段，对混合层上部(特别是夹卷层)的结构特征以及湍流特性进行了细致的实验观测研究．越过夹卷层的连续温度记录，激光成像显示的夹卷层湍流结构，以及基于粒子成像技术计算获得的混合层上部的湍流速度及其统计特性，都表现出热泡运动的显著特征，并展示出夹卷过程的清晰图像．这些实验观测结果丰富了夹卷过程的物理图像，同时也进一步证实了热泡的穿透运动是夹卷过程的触发机制这一基本事实。因此，尽管夹卷过程还可能伴有如波动等其他物理过程，但可以确信的是，热泡的穿透强迫作用是引起自由大气向下夹卷的主要物理过程．这也是本文把热泡模型作为参数化研究的重要物理基础的依据。 ㈡根据近年来的野外观测事实和大涡模拟研究结果，本文从“夹卷通量比不是常数”这一观点出发，基于对流边界层结构模型的分析结果，指出从“零阶模型”到“一阶模型”，夹卷通量比的物理意义发生了改变，从而定义出原始夹卷通量比(OEFR)和广义夹卷通量比(DEFR)这两个不同的概念；同时指出，实际用于夹卷过程参数化的是广义夹卷通量比，而不是原始夹卷通量比．依据夹卷层的能量平衡关系、夹卷层结构特征量与覆盖逆温强度的关系，以及对流边界层结构模型的理论分析结果，得到了夹卷通量比参数化方案的确切表达式．该参数化方案表明，夹卷通量比与无量纲夹卷层厚度之间存在明确的对应关系，这一关系得到了对流槽实验数据的支持．它不仅可以解释为什么夹卷通量比的野外观测结果通常不是0.2这一现象，同时也解释了夹卷速度的参数化方案通常与观测结果不符的原因．这一研究结果加深了人们对夹卷过程的理解，同时也为夹卷过程参数化的改进提供了可能的途径。 ㈢夹卷层厚度的参数化是目前有关夹卷过程的研究结果中存在最大不确定性的问题．对参数化形式的分析表明，以往采用对流理查森数对夹卷过程进行参数化的方案存在固有的缺陷．一方面，这种表达方式因使用了夹卷层的温度跳跃值而对物理本质的描述出现了偏差，原因是夹卷层的温度跳跃值不能真实地反映覆盖逆温强度对夹卷过程的影响；另一方面，此种表达方式因包含夹卷层的温度跳跃值而使参数化方案变得不能闭合．进一步分析还表明，这种表达方式还会放大因热泡的随机性而造成的数据偏差，使得参数化方案与验证数据之间的对应关系难以确定．依据热泡理论的动力学关系，并结合夹卷层结构特征量与覆盖逆温强度之间的对应关系(实际上，该关系的引入是完成了方案的闭合)，得到了夹卷层厚度的新参数化方案．分析表明，新方案具有清晰合理的物理意义．不仅如此，新方案的形式也更加合理，它完全在平均意义上体现了夹卷层厚度与其影响因子之间的对应关系．这些分析和所得结果增进了对夹卷过程的认识和理解，同时对夹卷过程参数化的改进具有一定的指导意义。 ㈣讨论了夹卷速度参数化方案的适用性问题．在夹卷速度的参数化方案中采用对流理查森数将会出现“闭合问题”，不仅如此，把参数化方案中的夹卷通量比取为常数也是不可取的。在第三章中提出夹卷通量比参数化方案的同时，也获得了夹卷速度的参数化方案，它实际上是对流理查森数方案的替代方案，并且因夹卷通量比的改进而得到改进．但分析表明，它只适用于描述自由对流条件下的对流边界层发展状况．为拓展其适用性，使之能够适用于存在较强风切变的对流边界层，依据机械湍流对混合层垂直湍流速度的贡献，在夹卷速度的参数化方案中引入了包含浮力湍流和机械湍流的垂直湍流速度尺度，从而得到了一个夹卷速度的新参数化方案．该方案具有较强的普适性，根据物理意义，它既适用于自由对流条件下的对流边界层，也适用于浮力湍流和机械湍流共同驱动下的对流边界层．野外观测资料的个例验证表明，这一改进非常有效，使对流边界层高度的预报结果有了明显的改善。