数值预报模式在朝着更精细地描述大气变化过程、以期更准确预报未来时刻大气状况的方向发展。不断提高模式的分辨率是实现这一目标的必要条件(但非必要充分条件)。受计算机条件的限制,目前还无法业务运行很高分辨率的全球模式,仍需要嵌套有限区域的数值预报模式,“局部”实现更高分辨率的数值预报和模拟,以提高模式预报和模拟的能力。嵌套技术可分为自模式嵌套和异模式嵌套两种,自模式嵌套又分为自模式单向嵌套和双向嵌套两种。本文主要是针对区域模式的自模式嵌套技术进行探讨,研究嵌套技术在应用过程中所存在的问题以及验证嵌套技术所具有的优点。本文首先通过设计线性浅水波方程的简单嵌套理想试验来研究单向嵌套和双向嵌套技术所存在的问题,即单向嵌套中粗网格对细网格的侧边界强迫问题以及双向嵌套中料网格对细网格的侧边界强迫和细网格的反馈对粗网格的影响问题,以及如何改进两者所存在的问题。首先进行一维线性浅水波的双重嵌套试验,试验分单向嵌套和双向嵌套分别进行,在一维网格中嵌套加密的细网格,细网格中心设置为与粗网格中心重合,研究初始波动在移出中间细网格后两个网格的波动情况。随后进行一维线性浅水波的三重嵌套试验,同样分单向嵌套和双向嵌套,在一维网格中设置三种分辨率的网格,三种网格中心重合,分别研究初始波动在移出第三重嵌套网格和之后移出第二重嵌套网格时的网格内波动情况。随后将试验扩展至二维线性浅水波,依然研究初始波动在移动出嵌套网格之后的波动情况。试验发现,对于侧边界引起的虚假波动问题,在采用相同边界条件时双向嵌套要比单向嵌套产生更少的虚假反射波,同时,相同的嵌套方式采用不同的边界条件也会有不同的虚假反射波表现,具体试验表明,松弛海绵边界条件在控制虚假反射波方面效果很好。试验中发现,在波动波长较短时,粗网格不能很好地描述波动的传播,此时粗网格向细网格提供的边界便不再协调,从而使得细网格区域内产生较大的虚假反射,可以尝试进行短波滤波来消除这个问题。在进行三重嵌套时发现,在双向嵌套中,会有三个尺度网格波动的相互影响问题,若第二重嵌套区域内出现了虚假反射波,那么这些虚假反射波会直接通过边界影响其子区域,使得原本不应该再有波动出现的第三重嵌套区域内有出现了虚假的波动,而这些虚假的波动又会通过双向嵌套的反馈强加给其母区域。试验发现,双向嵌套的主要优点在于它可以将细网格捕捉到的波动信息反馈给粗网格,以此来改善粗网格的计算结果,反过来,粗网格可以为细网格提供更加合理的侧边界条件,在本试验中,双向嵌套通过细网格的反馈之后可以加快粗网格波动的位相传播,使其更加接近真实值。随后通过中尺度数值预报模式WRF来进行单向嵌套和双向嵌套的对比模拟,以此来研究单向嵌套和双向嵌套在实际应用中的优劣以及所存在的问题。模拟试验除采用的嵌套方式不同外,其余的参数设置单向嵌套和双向嵌套都相同,两种嵌套方式模拟同样的时间,分析模拟结果的不同。通过试验发现,对于当天气系统移动较少时,单向嵌套和双向嵌套的模拟结果很相似,比如长江中下游地区的连阴雨天气,而对于当天气系统移动较快时,单向嵌套和双向嵌套模拟出的结果会有较大的不同,在本文的试验中,对于台风和北京“721”暴雨的模拟可发现,单向嵌套模拟的天气系统强度偏强,而双向嵌套的模拟结果则相对单向嵌套结果更合理。这主要原因可能是由于双向嵌套由于细网格能够捕捉到粗网格所不能的更加细致的波动信息,并将其反馈回粗网格中以此改善料网格的预报,而细网格也能从料网格得到更加准确的侧边界信息,来减弱细网格的侧边界反射问题。