本文主要利用大涡模拟(LES)模式、粒子随机游走扩散(LS)模式和自主设计的起沙模块模拟沙尘重粒子在对流边界层(CBL)中的运动过程，并评估各种因子对这一过程的定量影响。 首先检验了LES模式和LS模式对于CBL湍流场和边界层中被动粒子扩散模拟的正确性；其次利用LES-LS模式系统地模拟了重粒子在CBL中的扩散过程，分别考虑了不同粒径、不同背景风场、次网格湍流和近地面流场对模拟结果的定量影响；建立起一个具有风洞实验支持的统计动力学起沙模式并提出了用耦合起沙模块的LES-LS模式模拟沙尘粒子在边界层中运动的方法；最后利用该方法模拟了具有简单粒径谱分布的沙尘粒子从起沙到边界层中扩散的动态过程，并考虑了不同背景风场和地表加热率对其扩散形态的定量影响。 通过模式建立、调试和理想沙尘重粒子扩散个例模拟得到以下主要结论： 一.不同粒径的沙尘重粒子在CBL中的扩散特性迥异。大致以直径75μm为界，可把沙尘粒子分为小粒径的“尘粒”(Dust)和大粒径的“沙粒”(Sand)。在扩散稳定后，“尘粒”可在边界层中停留较长的时间而“沙粒”却很难进入边界层中上部。 二.沙尘重粒子在CBL中的扩散主要受粒子重力(粒径大小)，对流热泡和背景风场三个因素共同支配。无量纲特征量Wh(粒子沉降速度Wg与CBL特征速度尺度W*之比)可定性描述重粒子在CBL中的运动状态。WH越大，重粒子扩散平衡后的地表浓度越大，CBL中的浓度垂直分层现象越明显。 三.模式对沙尘近地面运动过程描述的好坏将直接影响到沙尘在整个CBL中的扩散模拟图象。精细的近地面流场模拟和LES模式中次网格湍流的考虑对沙尘扩散模拟十分重要；详细的沙尘粒子及地反弹、碰撞过程考虑能有效提高沙尘粒子扩散模拟效能。 四.加入起沙过程后，沙尘粒子在CBL中的扩散模拟结果表明沙尘粒子从地表起沙到在边界层中形成稳定浓度场大致会经历沙尘启动缓慢抬升、沙尘迅速抬升和沙尘扩散准稳态三个阶段。地表起沙能量和CBL中热泡能量的相互主导关系变化是这三个阶段形成的主要因素。