对流性灾害大风主要包括由中尺度强对流系统引发的下击暴流,龙卷,飑线/弓状回波引发的长生命史线状强风以及台风环流引发的强风等,由于时空尺度小,突发性强,因而数值预报模拟十分困难。目前的研究工作主要基于雷达的观测和理想实验,由于缺少对对流性灾害大风形成机理的认识,灾害性大风预警预报十分困难。本论文利用高分辨率数值模式,研究了发生在中国区域的两次极端地面灾害性大风事件,包括2015年6月1日监利沉船事件和2016年6月23日阜宁龙卷事件,通过诊断分析、大涡模拟等方法,揭示了造成对流性灾害大风的原因,在此基础上,研究了大风可预报性问题,主要研究内容如下:2015年6月I日,“东方之星”号游轮在湖北监利水域受到下击暴流影响倾覆,导致442人死亡。本论文采用ARPS数值天气模式,通过快速循环同化雷达资料,首次对下击暴流过程进行了真实模拟,实现了模式与雷达观测的直接比对,发现飑线形成的地面阵风锋叠加降水拖曳导致的下击暴流大风是引发“东方之星”倾覆的主要原因。模拟结果与雷达观测有较好吻合,近地面存在持续超过26 m s-1的大风,其中最大风速超过34 ms-1。基于高分辨率数值模式结果首次定量研究了下击暴流的形成机制。通过对大风区域气块进行后向追踪表明,下击暴流伴随的地面大风主要来源于3 km AGL以上区域,加速下沉到达近地面后转向水平方向,形成灾害性大风。本论文对垂直动量方程进行了诊断,定量研究了不同机制对于下击暴流形成的影响,在前人研究的基础上,提出在下击暴流形成地面大风的不同阶段存在多种机制的共同作用。其中,中层的蒸发冷却作用主要存在于气流下沉的最初阶段,而降水拖曳效应产生的持续向下有效浮力是气流下沉到达近地面的主要机制。在下沉气流到达地面前的最后阶段,本论文认为由于前端入流阻挡形成的高压对下沉气流产生向下的气压梯度力,是下沉气流最终到达地面形成灾害性大风的重要机制。2016年6月23日,江苏阜宁发生EF4等级强龙卷,造成大量房屋倒塌,99人死亡。本论文通过WRF-ARW模式集合预报对本次过程进行可预报性研究。基于与雷达观测的对比,表明集合预报系统对于超级单体风暴的直接预报能力非常有限。而基于上升螺旋度(UH,updrafthelicity)等的灾害天气概率预报(SSPF,Surrogate severe probabilistic forecast),对强天气过程具有一定的间接预报能力。但对于更小尺度的龙卷等天气系统,对流尺度模式集合预报系统的预报能力依然十分有限,仅能通过与龙卷发生关系较为密切的低层中气旋等特征来判断龙卷发生的可能性,其中,lkm高度的垂直涡度对于龙卷发生指示效果较好。考虑到对流尺度模式对于龙卷直接预报能力的欠缺,本文讨论了不同分辨率情况下模式对于龙卷不同尺度细致结构的解析能力。通过不同层数网格的双向嵌套,本论文分别采用4000,1333,444,148,及49m水平分辨率,对本次龙卷过程进行了真实的数值预报模拟。结果表明五组实验均成功模拟了超级单体的结构特征,但大于444m水平分辨率的实验无法模拟龙卷性的涡旋(TLV,tornado-like-vortex)。其中,基于地面10m风速评估,444,148,和49m分辨率实验模拟的龙卷涡旋分别达到了 EF1,EF2,及EF3等级强度。随着模式水平分辨率的提高,模拟的龙卷涡旋强度不断增加,模拟可以解析更为细致的结构。444m实验仅能模拟单涡旋结构,表现为整个生命史最大涡度均位于龙卷涡旋中心。而148 m实验模拟的龙卷在成熟阶段,涡旋中心可见下沉运动,垂直涡度表现为涡度环结构。其中,最高分辨率(49m)实验模拟的龙卷结构最为真实,可见超级单体出流边界存在一系列的微尺度涡旋被卷入龙卷涡旋,导致龙卷涡旋从双涡旋结构(在水平剖面上表现为涡度环结构),演变至多涡旋结构龙卷。本论文在49 m模拟结果的基础上,讨论了多涡旋结构龙卷对于地面灾害大风的影响。多涡旋结构龙卷中,由于子涡旋旋转导致的切向速度,同时叠加龙卷涡旋本身切向速度以及超级单体平移速度,在龙卷的南部形成了局地最大风速。并且,受龙卷涡旋本身旋转影响,子涡旋导致龙卷在破坏路径上更宽,并形成抽吸涡旋斑(suctionmark)形式的异常路径和局地破坏,与灾害调查中观测到的类似局地破坏相互验证,表明由主龙卷涡旋旋转驱动的龙卷内部子涡旋是造成一系列局地强破坏的主要原因。考虑到计算消耗和预报时效的平衡,现阶段建议～500m的水平分辨率更适合龙卷的实时预警预报。而更粗的分辨率无法模拟TLVs,仅能通过UH等诊断参数推测龙卷的发生。对于真实的龙卷诊断预报结构研究,则需要至少50 m的分辨率模拟龙卷较为真实的结构。随着计算能力的提升,未来可以采用～50m的水平分辨率对龙卷进行直接模拟,进一步提升龙卷预报预警能力。