本文基于高分辨率数值模式，针对梅雨锋和热带气旋这两类典型的对流系统，通过设计理想试验和敏感性试验，利用波谱和能量谱分析的方法，研究了梅雨锋系统中重力波的产生机理、波谱特征及水汽对波谱的影响，对比了梅雨锋和热带气旋产生重力波的波谱特征，考察了对流层垂直风切变对于热带气旋重力波的影响，分析了热带气旋的能量谱特征及重力波的作用。主要结果如下：
　　在梅雨锋的演变过程中，先后出现了两类重力波。第一类是由锋面激发的fanlike波，其从对流层到平流层低层垂直传播，并有连贯的波动结构。第二类是锋前湿对流激发的对流重力波，其在对流层被垂直捕获，在平流层低层向上、下游垂直传播。定量诊断表明，“机械振子”机制主导了平流层低层对流重力波的产生。对流重力波在平流层有向北的净动量通量和拖曳强迫，拖曳作用随高度增加明显加强。随初始水汽含量的增加，对流波引起的动量通量和拖曳强迫加强，并向更小的时空尺度延伸。但水汽变化不会改变动量通量的相速谱结构，只是在一定相速范围内修改其强度。锋面激发的fanlike波虽然振幅较弱，但在谱空间下能量相对集中，能够在较慢的相速内与对流波发生耦合，导致波包强度减弱。
　　比较两类典型对流系统发现，不同结构对流系统产生重力波的波谱特征截然不同。梅雨锋作为准二维线状系统，表现为线状波源，平流层低层重力波以穿越锋面传播为主导；热带气旋作为涡状系统，表现为点状波源，重力波的波谱结构为各向同性分布，由风暴中心向各个水平方向传播。对流层垂直风切变对热带气旋重力波的影响显著，在无切变时，平流层低层的重力波动量通量均匀分布在较宽广的谱空间内，相反方向的通量具有对称性。在西风切变的影响下，重力波产生了向西的净动量通量和拖曳强迫，通量谱向更短的水平波长延伸，向更长的周期和更慢的相速收缩。
　　热带气旋能量谱的研究结果表明，在气旋的成熟阶段，水平动能和有效位能谱都在波长小于500km的尺度上呈现出准–5/3的斜率。水平动能谱在对流层表现为弓状分布，在平流层低层表现为准线形分布，有效位能谱在各个高度上都表现为准线形分布。有效位能谱收支被非绝热和能量转换过程主导，非绝热效应是有效位能最重要的来源，随后位能通过浮力效应转换为其它形式的能量，在较大尺度转换为水平动能，在较小尺度转换为湿物质的重力势能。垂直传播的重力波不仅具有直接垂直输送能量的作用，还能影响能量串级的强度和方向，从而影响HKE谱的形成和维持。