精细的风场信息是强降水天气过程分析诊断和数值预报的一个重要物理量，为获取高分辨率风场气象要素场，单多普勒雷达风场反演及应用技术倍受关注。目前，国内已经建成新一代多普勒天气雷达观测网，但雷达观测资料的应用研究远远滞后于硬件建设，雷达径向速度观测资料在我国西部（C波段）的应用研究更是十分稀缺，迫切需要大量的相关研究。地处低纬高原的云南一直是全国暴雨诱发地质灾害的重灾区，由于上游资料稀少、资料代表性差等原因，风场观测时空分辨率不足与强降水准确预报需求之间的矛盾特别突出。因此，开展相关的研究具有很重要的现实意义。本文在总结前人研究的基础上，利用VAD(Velocity Azimuth Display)方法从雷达径向速度观测资料反演雷达站上空水平风廓线。结合云南发生的一些典型降水过程，研究了反演风廓线资料在降水关键天气系统诊断和短时强降水预警中的应用。并利用WRF(Weather Research and Forecasting)模式及其变分同化系统进行反演资料同化对比试验，探索多普勒雷达观测资料在区域数值模式中的定量应用。　　(1)利用VAD方法实现从单部多普勒雷达径向速度观测资料反演雷达站上空水平风的垂直廓线。通过VAD反演风场资料与探空观测资料、NCEP再分析资料的对比分析和误差统计表明:大部分层次的风速平均误差在±1.0 m·s-1之间;各类误差在垂直方向上的分布没有明显的系统偏差;VAD方法反演的风廓线与实况风场资料具有较好的一致性，说明VAD技术在云南及具有相同地形分布状况的低纬高原是可行的。通过反演风场资料可以较为精细地监测和分析垂直方向上水平风向、风速的不连续性，能得到低层切变、温度平流、低空急流等系统的强度及时间演变特征。反演风场中边界层风向的扰动及风速变化特征对本站临近时效内的较强降水预警和诊断有一定的帮助。受反演方法限制，VAD反演风场不能从空间三维上精细地揭示强降水过程关键性天气系统的结构。但相对于常规探空资料中风场观测较低的时、空分辨率，VAD反演风场具有很高的时间分辨率和垂直分辨率，在天气预报业务中仍具有较大的应用价值。　　(2)针对云南数值试验区域和参数设置，利用NMC方法对WRF模式三维变分同化系统中的背景误差协方差(B)进行本地化估计。通过背景误差协方差结构特征分析和单点同化试验表明:NMC方法统计得到的背景误差协方差能反映中低纬地区多变量之间的相互作用关系，结构合理。通过模式自带的背景误差协方差与重新统计的背景误差协方差进行模拟对比试验表明:不同的背景误差协方差，同化过程差别较大。应用本地化背景误差协方差的同化试验中，数值模式初始场的变化尺度和大小较合理，同化效率更高，目标函数收敛更稳定。对强降水过程的累计降水量预报检验评分统计分析显示:应用本地化统计的背景误差协方差后，模拟的降水在≥10.0mm以上量级预报效果有一定改善，预报偏差更加合理。在应用三维变分同化系统时，针对应用区域重新统计背景误差协方差是十分必要的。　　(3)利用WRF模式及其变分同化系统对发生在云南的强降水天气个例进行同化对比试验，结果表明:同化雷达反演风场后，对区域模式中初始风场有明显影响。WRF变分同化系统能把反演风场信息有效地引入模式初始场，按照同化模型进行增量空间分配，改变各层次主要影响系统的风场特征。同化雷达反演风场后有助于改善强降水区中低层水汽输送和风场辐合强度。数值试验中，WRF模式对热带低压、切变线等系统影响下的降水落区分布、雨带特征有较好的预报能力，但对降水中心的降水强度预报偏弱。通过同化雷达反演风场，有利于增加观测信息，对降水预报结果有明显改善。从长时间累计降水量定量检验结果看，具体表现为25.0mm以上量级的降水准确率明显提高、漏报率下降，预报偏差更趋合理。同化频率越高、同化窗口时间越长，对区域模式初始场和预报场的影响越明显。多站同化试验结果对比分析发现:同化窗口为3小时的试验方案要好于同化窗口为6小时的试验方案，在25.0～49.9mm量级的TS评分分别有28.57％和16.67％的提高。　　(4)按照相同的模式参数设置和检验方法，开展了同时同化风场和基本反射率因子的数值模拟试验。同化雷达反演风场和基本反射率因子，对区域模式同化系统中风矢量、相对湿度、位势高度几个基本分析量都有明显影响。同化雷达资料后，有利于区域模式初始场中强降水区域的上游中低层空气湿度增加、水汽输送增强，强降水区风场辐合加强。从降水定量检验结果看，雷达反演风场和基本反射率因子的同化均对降水预报改善有明显贡献，多种资料的同化效果好于单一资料同化。具体表现为25.0mm以上量级的降水准确率明显提高、漏报率下降。另外，同时同化风场和基本反射率因子资料时，单个时次的资料同化对6h降水预报结果也有明显影响。随着同化频率增加、同化窗口时间延长，对区域模式初始场和预报场的影响越明显。但同化频率过快、同化窗口过长可能会造成系统移速加快，强降水空报率明显增加。对试验个例的定量检验结果表明多个时次资料的同化对降水预报的改善更加明显，但合理的同化频次及同化窗口的选取仍是同化试验的关键。