本文采用正压准地转模式和T21L3斜压准地转模式，探讨了条件非线性最优扰动方法(CNOP)在中期集合预报中的可能应用。进而在此基础上，针对天气环流转型的预报，研究了特殊的集合扰动产生方法。主要结论如下：　　 1.在不考虑模式误差的情况下，采用正压准地转模式探讨了CNOP在集合预报中的可能应用。　　 a)奇异向量(SV)和条件非线性最优扰动被用来产生集合预报试验的初始扰动，对14天的预报结果作了比较，发现用条件非线性最优扰动代替第一奇异向量的集合(S2)预报技巧在中期预报范围(6～14天)明显高于奇异向量法(S1)。该结论是在分析误差为快速增长扰动的条件下得到的，即分析误差的非线性发展在预报后期快于奇异向量的非线性发展，不依赖于分析误差的大小。　　 b)采用相似指数和经验正交函数分析方法解释了以上数值试验的结果。　　 c)预报技巧和离散度的关系以及Talagrand diagrams分析显示，新方法产生的集合预报的可信度更高。　　 d)敏感性试验表明，局部CNOP相对全局CNOP而言，在集合预报中可能起着更为重要的作用。　　 2.采用T21L3斜压准地转模式，从扰动的初始模态及其发展两个方面比较了CNOP与SV的异同，揭示了非线性对可预报性的影响。　　 a)CNOP与SV类似，也具有范数依赖性。流函数平方范数意义下的CNOP空间尺度最小，能量范数意义下次之，位涡拟能范数意义下空间尺度最大，甚至呈纬向流结构。　　 b)流函数平方范数或能量范数意义下的SV和CNOP都呈现出局地性的特征。然而，随着初始约束或优化时间间隔的增大，相对SV而言，CNOP的局地性减弱。在某些情况下，波列结构甚至存在于北半球的整个纬圈方向。　　 c)个例研究表明，在能量范数意义下，当SV在某一优化时间还没有促进纬向流向阻塞流转型的时候，CNOP可能导致了阻塞的爆发。这表明，在大尺度环流转型的研究中非线性过程起着非常重要的作用。　　 3.在不考虑模式误差的情况下，采用T21L3准地转模式探讨了CNOP在集合预报中的可能应用。　　 a)用异常相关系数(ACC)评估了北半球500百帕位势高度场的预报技巧。结果表明，如果大气环流本身的可预报性差，例如在预报中期范围有天气环流转型的发生，此时，CNOP方法相对SV方法能够提高预报技巧。　　 b)在集合扰动的建立过程中，局部CNOP相对全局CNOP而言可能起着更为重要的作用。　　 4.利用阻塞指数的定义，采用非线性优化技术研究了非线性框架下激发阻塞爆发的最优扰动，为天气环流转型的预报提供了特殊的集合扰动。