多普勒天气雷达是短时灾害性天气的主要监测工具。本文利用雷达图像的组合反射率因子数据，研究了半拉格朗日方法在雷达图像运动矢量场分析及预报上的应用。本文主要研究内容分为以下两个部分：使用光流法来计算雷达图像的运动矢量场。本文使用L-K光流法计算运动矢量场。采用分块处理的方法，对算法进行了改进，并给出了运算所需的合理参数，提高了运算速率，最后对算法的详细步骤进行了归纳总结，并通过实验分析证明，该方法能有效地计算雷达回波运动矢量场。论文研究了半拉格朗日方法在雷达图像外推预报上的应用。半拉格朗日外推方法在雷达图像矢量场的基础上，沿着雷达回波运动矢量的运动轨迹外推，可以实现曲线外推，这对于台风等有旋转情况的雷达图像外推预报有重要的意义。为此采用后向外推方法，即从终点网格处沿着流体质子运动轨迹，向后外推出中间点和起始点处的位置坐标及其各种量值，量值的计算分别使用双线性插值和三次立方插值。分析比较了二时间层和三时间层的半拉格朗日外推方法的预报结果，并通过大量的实验最终选择使用二时间层半拉格朗日外推方法。