通过对现有的多普勒雷达风场反演技术的回顾,我们发现现有的风场反演技术在某些方面还存在一些不完善之处(尤其是不适用于非线性变化风场和生消演变较快的强对流区)。针对这些问题,本文提出三种基于单多普勒雷达的适用于切变区的风场反演技术,通过误差分析发现多约束变分法是其中反演效果最好、反演误差最小的一种方法。将多约束变分法应用到线状对流系统的研究中,以获取线状对流系统中的风场结构特征,进而增强对线状对流系统的分析能力和预报能力。本文从风场反演的原理、算法的可靠性以及算法在线状对流系统研究中的应用三个方面进行了详细的分析,并得到以下主要结论:相较逆矩阵法而言,多约束变分法的反演结果更加平滑,更接近真实风场;相较单约束变分法而言,多约束变分法的计算效率更高,且避免了将径向速度场误认为理想结果进行输出的情况。通过三组合成数据对三种算法的反演结果的误差分析表明:不管是在均匀风场、线性变化风场还是非线性变化风场中,多约束变分法的反演误差都小于其他两种算法,且能较好地反演非线性变化风场中的风切变区。通过与2015年6月1日发生在湖北监利的“东方之星”翻沉事件中双多普勒天气雷达(荆州雷达和岳阳雷达)的风场反演结果的对比发现:多约束变分法的反演结果与双多普勒雷达的反演结果基本一致,都可以较好地反映飑线系统的前侧入流、后侧入流、切变区以及辐合区,因此认为多约束变分法可以作为分析线状对流系统风场结构的有效手段。