“列车效应”是指多个深对流单体在短时间内排成队列通过某一区域的现象,是一种特定的组织化对流过程。大多数“列车效应”造成强降水,在某些区域引发暴洪,造成重大人员伤亡。目前,对暖季“列车效应”的研究多集中于美国大平原区和东亚梅雨区,对中国北方雨带中“列车效应”的研究则以个例研究为主,对于其气候统计特征、触发及演变过程机理认识仍然不足;天气尺度和中尺度数值模式对此类过程预报技巧不足,主要表现为预报的“列车效应”触发时间偏晚。本文针对以上两个问题开展研究。本研究包含了4方面内容:（1）基于卫星观测选取2004-2013年中国北方雨带中80个“列车效应”典型事件,将其划分为5个类型,并结合多普勒雷达、AMDAR、风廓线雷达等观测数据归纳出各类型时空分布、对流强度、形态学和运动学特征。（2）合成分析“列车效应”背景场中东亚夏季风北涌、风垂直切变、中纬度扰动等特征,建立大尺度环境场触发“列车效应”概念模型。（3）数值求解Sawyer-Elliassen方程和原始ω方程,定量诊断天气尺度强迫对于“列车效应”的触发作用,并对锋区“收缩”促进垂直抬升的作用进行数值分析。（4）对2012年北京“7.21”和2013年辽宁“8.16”事件进行数值模拟和敏感性试验,对“列车效应”组织化过程中的“后向建立”进行精细分析,并通过改变模式边界层风场条件研究锋区“收缩”对改进预报时效的作用。本研究取得了4个主要结论:（1）统计归纳出中国北方雨带中5类“列车效应”天气学模型。2004-2013年,中国北方雨带中共出现80次“列车效应”事件,均出现于“胡焕庸线”以东。在山东省中南部发生频次最高,午后时段出现频率最高。76.9%的统计意义上的强降水事件与“列车效应”相关。基于卫星观测,按照对流系统的触发和组织化形式可分为高空低涡强迫、冷锋强迫、高空槽强迫暖区发展、暖区不稳定发展、热带气旋辐合发展5种类型。当高空低涡和高空槽强迫作用显著时,对流单体加强发展,可能出现大面积MCS结构,其他类型均出现离散对流单体特征。（2）建立“列车效应”由高、低空垂直次级环流上升支叠加触发概念模型。在平均态上,大尺度地转动力强迫沿高空急流轴生成锋生区,位于高空垂直次级环流的上升支内。由于夏季风的北涌,在边界层内的冷锋、暖锋、干线附近激发低空垂直次级环流。对流层中层的下沉气流或对流抑制一旦被破坏,则高、低空垂直次级环流上升支叠加贯通,使边界层内暖湿空气整层抬升,进而触发深对流和“列车效应”。（3）在RKW模型基础上补充阐述了平行于对流线的风垂直切变作用。“列车效应”多发于底层垂直切变较大,中上层垂直切变偏小的区域。深对流触发后,高层动量下传至对流层中低层,引起平行于“列车”的水平风加速,一方面促进深对流单体的平流移动,一方面通过水平涡度增加而对底层气块施加向上风方向的力,引起冷池向上风方向扩展,形成“后向建立”,这是对Weisman和Rotunno（2004）RKW模型的在中国北方的局部应用和扩展,可以更好地解释“近距离后向建立”过程。（4）揭示了垂直次级环流上升强度对锋区宽度具敏感性。数值分析表明,将天气尺度模式中的水平网格距收缩到锋区实际具有的宽度（如1～8km）,可以使锋区附近温度平流项激发的垂直运动速度增大2个量级。根据观测分析,合理增加初始场中边界层内偏南风的强度,可在初始的12h内模拟出锋区“收缩”和锋生作用加强的现象,使边界层垂直次级环流加强,提前1～2h触发“列车效应”,提高触发时间的预报能力。