为了研究沙尘暴过境前后的大气层结特征和沙尘暴内部的热力结构，本文首先利用2004年5月23日至24日民勤加密探空资料，从气象要素的垂直廓线和能量天气学两个方面，深入分析了沙尘暴发生发展过程中大气层结及其演变特征；其次应用WRF中尺度数值模式对该强沙尘暴过程进行诊断，将加密探空和WRF模式输出结果进行对比分析。本文的研究结果表明： (1)沙尘暴过境前，500hPa等压面以下的高空风速较小，低层800hPa以下基本为偏东气流，中高层为偏西气流，沙尘暴过境时近地层风速明显加大，700hPa以下为西北气流，高层为西南气流；相对湿度在沙尘暴过境前，高层明显高于低层，过境后，整个大气层的相对湿度明显增加，且800hPa附近出现逆湿现象，沙尘暴过境前后相对湿度在垂直方向上的变化趋势基本一致；沙尘暴发生前，近地层气温较高，200hPa附近存在超低温现象，250hPa附近存在比较厚的下沉逆温层，随着沙尘暴过境，低层的气温显著下降，近地层约800hPa处出现逆温层，而250hPa处的逆温层逐渐减弱：地面气象要素的变化为：沙尘暴过境之前，地面气压较低，温度较高，风速也比较小，沙尘暴一到，气压涌升，温度下降；沙尘暴过境前，500hPa以下处于对流不稳定，过境期间饱和能差逐渐减小，不稳定能量由高层向低层传递，单站的垂直运动发展加剧；沙尘天气结束后，整层大气几乎处于稳定状态，不稳定能量衰竭，饱和能差进一步减小。 (2)对流天气的诊断分析与大气稳定度密切相关，将wRE’模式模拟的温湿风大气廓线与实测资料进行对比：温度廓线的预报效果最好，温度廓线比较平滑时的预报偏差一般小于2℃，并且随着预报时效的增长，温度廓线的预报效果也比较稳定；风廓线的预报随着预报时效的增加有些不稳定，700hPa以下风受大气边界层的影响比较大并且风向随高度的转折也通常发生在中低层，因此这一层模式的模拟能力较弱。WRF模式预报中高层露点温度预报偏差一般在2℃左右，沙尘暴过境时预报500hPa以下偏差有所增大，达到6℃左右。