湍流是经典物理中仅有的几个尚未解决的难题之一，而在大气运动中，湍流特征也显得更为复杂。对流边界层是白天大气边界层常见的存在形式，本文采用大涡模拟方法研究了对流边界层的湍流结构和输运特性，通过比较逆温层不同高度和不同逆温梯度的工况，分析了逆温层对于对流边界层的影响，并着重分析了大气中的逆梯度输运特性及其与对流边界层结构之间的关系。 主要结果如下： 首先，逆温梯度影响对流边界层的发展，梯度越大，其发展越受到抑制，垂直速度方差越小：逆温层高度会影响整个对流边界层的总体温度，逆温层高度越低，混合层内的温度升高越显著。 其次，上升气流巾存在较大的速度脉动，湍能大部分存在于上升热泡中。上升气流和下沉气流之间存在水平速度剪切，这就表明上升气流可能会发生水平移动、变形和扭曲。由于温度分层的抑制作用，水平涡量的分布呈现出较为扁平的结构，水平尺度比较人。而垂向的涡量则足表现出相间的垂向结构，这表明对流边界层中存花旋转上升的气流。 最后，逆温层对逆梯度输运存在一定的影响。逆温梯度越大，逆梯度输运区域越低，而逆温层高度越低，逆温层对逆梯发输运的抑制作用更明显。逆输运区域同湍流结构存在一定的关联。在混合层下部，出现逆梯度运输的区域较少，但到达混合层中上部，逆梯度输运现象比较明显和普遍。而在边界顶部，依然会由于某些热泡的穿透对流而引起热量的逆梯度输运，如果热泡较大，则会出现较大范围的逆输运。热泡的核心处其热量输运是梯度的，而四周的捅入区则可能是梯度输运，也可能是逆输运区域，这取决于热池的运动过程，是合并还是破裂。逆梯度输运区域高度位置会随时间发展呈脱一种震荡抬升的趋势，而此过程中垂向速度的偏斜因子和平坦因子随时变化趋于平缓。