本论文利用美国NCEP1°×1°全球再分析资料、地面和探空观测、降水观测、雷达和卫星等常规和非常规观测资料,以及中尺度非静力模式WRF(Weather Research and Forecasting,3.3版本)对渤海湾地区碰撞型海风锋过程(其它天气系统与海风锋碰撞的过程)以及海风锋的结构和特征开展了观测分析和数值模拟研究,另外,利用耦合了UCP-BEM(Urban Canopy Parameterizationand Building Energy Model)城市物理方案的WRF模式对渤海湾地区城市下垫面对海风锋结构和特点的影响开展了数值模拟实验,本文研究的主要结论和创新如下:　　 (1)雷达回波显示对流系统与海风锋相向碰撞时(偏东西向)对流运动有显著的发展,对流系统与海风锋追赶碰撞时(偏南北向)碰撞交叉处的对流运动有所加强,但不显著。另外,500hPa涡度场变化可以帮助判断与海风锋发生碰撞的对流系统的移动方向。　　 (2)利用NCEP再分析资料对渤海湾地区6个偏东西向相向碰撞的海风锋个例的高低空环流形势的分析显示:高空为稳定的中纬度低压系统,渤海湾地区位于低压系统南侧,盛行深厚的偏西风,有利于对流系统东移与海风锋发生相向碰撞,高空急流活动变化造成高空辐散倾向,低层为低压系统和海洋高压相互作用形成风场辐合和水汽输送,地面为倒“U”型的高低压形势(两侧高压,中间低压)造成风场辐合和明显的偏东风转向或加强。　　 (3)利用观测资料和模拟资料对渤海湾地区的海风锋结构和特征进行分析,结果显示:海风锋低层辐合,高空辐散,对应上升运动和正垂直涡度,发展强盛时其背后高空出现上面辐合,下面辐散,造成下沉运动和负垂直涡度,同时海风锋高空为湿不稳定大气层结;海风锋背后低层为海风环流和热内边界层,海风环流形成了明显的垂直风切变和水平涡度,热内边界层之上则形成了弱稳定大气层结。对应热力和动力场的分布配置,海风锋高空是对流运动发生的有利区域,其高低两侧为湿稳定大气层结倾向区,海风锋背后高空为湿不稳定大气层结倾向区,低层则为弱稳定的层流区。此外,海风锋背后的冷湿海风为沿途低层大气带来明显的降温和增湿以及风向转向。　　 (4)利用模拟资料对渤海湾地区海风锋的水汽和不稳定分布特征及其形成原因进行了分析,结果显示:水汽输送在海风锋背后辐合形成明显的水汽高值区,冷湿海风造成的沿途低层大气降温增湿使得抬升凝结高度和自由对流高度降低,以及平衡高度升高,从而造成了大气有效位能(对流不稳定能量)明显增加和对流抑制减弱,其中低层大气增湿是主要影响因子,因此,海风锋背后的水汽高值区对应为有效位能高值区。另外,海风锋背后低层的弱稳定层结和明显垂直风切变的共同作用形成了显著的动力不稳定。　　 (5)利用模拟资料对渤海湾地区对流系统与海风锋相向碰撞和追赶碰撞过程的发生发展机理进行了研究,结果显示:对流系统与海风锋相向碰撞时上升运动明显加强,上升运动进入海风锋背后触发强对流不稳定能量和动力不稳定,并把海风带来的充沛水汽不断往上输送,造成强对流天气,弱对流抑制和海风锋背后的湿不稳定层结倾向为对流运动的触发和维持提供了十分有利的条件;对流系统追赶碰撞海风锋时碰撞交叉处的上升运动稍微加强,同时由于海风锋背后的海风供应被切断或削弱,海风锋背后的对流不稳定能量、动力不稳定、水汽以及湿不稳定层结倾向均发生减弱,相对而言,强对流天气没那么容易触发。可以推断,对流系统与海风锋相向碰撞后沿着海风锋背后移动时可能最有利于对流运动的发展和维持。　　 (6)依据模拟资料,通过广义锋生函数对渤海湾地区海风锋以及碰撞型海风锋过程中对流系统的锋生和锋消进行了分析,结果显示:海风锋和碰撞过程中的对流系统的高低空两侧为锋生,中间为锋消,非绝热加热作用项和垂直运动作用项为其主要的贡献因子。其中非绝热加热项有利于低空锋生,高空锋消,这可能归因于低层辐合高空辐散造成的非绝热加热水平梯度方向的垂直变化,而垂直运动作用项则有利于低空锋消,高窄锋生,该分布则可能与广义位温高值区的大气层结垂直变化有关。　　 (7)利用NCEP再分析资料(计算干大气层结和湿大气层结)和模拟资料(计算广义位涡)对渤海湾地区地形对与海风锋发生碰撞的对流系统发生发展的影响进行了分析,结果显示:渤海湾地区地形对与海风锋发生碰撞的对流系统有触发或加强作用,高空环境风的风向有助于判断对流系统触发的地点。　　 (8)利用耦合了新一代城市物理方案UCP-BEM的WRF模式对渤海湾地区城市下垫面对海风锋结构和特征的影响进行了分析,结果显示:城市下垫面较大的向上感热通量和较小的向上水汽通量以及高粗糙度对冷湿海风的削弱造成城市区域低层大气形成较高的温度和较低的湿度,高粗糙度对海风风速的削弱造成海风锋往内陆推进距离稍减,低层辐合和上升运动减弱,城市热岛环流和海风环流的共同作用在城市上空形成辐合上升运动,受这些结果影响,海风锋背后低层有效位能减小,但垂直分布范围扩大,同时海风锋背后的静力不稳定区变厚,其上面的动力不稳定区则变薄,但不稳定区总厚度基本不变。在海风环流背景下,城市下垫面造成了海风锋上升运动的减弱以及海风锋背后水汽的减少和对流不稳定能量储备的降低,在不考虑城市下垫面本身对对流系统影响的前提下,这可能削弱对流系统与海风锋碰撞时对流运动的发展。