区域气候模式输出的高分辨率气象要素数据可以弥补气象站点稀疏地区观测记录的不足,为研究局地气候变化等提供数据支撑。然而,如何获取高质量的高分辨率(如公里尺度)气象要素数据集,尤其是对复杂地形区域,一直是动力降尺度模拟研究的目标。为此,本文针对地形复杂的秦巴山区,选取2014年冬季和2015年夏季两个时间段,利用WRF模式开展5km水平分辨率的多组动力降尺度模拟试验研究,提出谱逼近和三维变分方法相结合来实施地面观测资料的同化,为产生复杂地形下高分辨率的天气气候数据集提供一种有效途径。论文首先基于WRF模式设计了4组8个不同参数化方案组合试验,通过模拟结果和观测资料的对比分析得到适用于秦巴山区模拟的参数化方案组合;在此基础上通过两组4个月的模拟试验评估了谱逼近方法在秦巴山区复杂地形下5km水平分辨率降尺度模拟中的应用效果;最后通过两组地面观测资料循环同化试验,验证了谱逼近和三维变分同化地面观测资料相结合的方法的有效性。得到的主要结论如下:(1)8个不同参数化方案组合中,采用Dudhia短波辐射方案、YSU边界层方案、K-F积云对流参数化方案和WSM6云微物理参数方案的组合较适用于秦巴山区降尺度模拟。不同参数化方案组合对2m温度和降水模拟结果的影响较大,但对10m风速的模拟效果影响较小,其中2m温度和降水的模拟结果对短波辐射方案和云微物理方案的选取较为敏感,采用Dudhia辐射方案和WSM6云微物理方案得到的2m温度模拟效果最好,采用Dudhia辐射方案和Lin云微物理方案得到的降水模拟效果较好。(2)使用谱逼近方法得到的秦巴山区5km水平分辨率降尺度试验结果优于传统连续方法的模拟结果。谱逼近方法通过引入大尺度分析资料约束,能够有效地订正长时间连续模拟产生的大尺度环流场偏差,其模拟得到的500hPa和200hPa位势高度场、水平风场以及温度场结果和NCEP FNL分析场较为一致,明显提高了2014年冬季和2015年夏季秦巴山区2m温度的模拟精度,尤其对秦巴山区的中段和东段区域2m温度的模拟效果提升明显。谱逼近方法也明显提高了2015年夏季降水的模拟效果,但模拟的2014年冬季降水比观测值大,差于不使用谱逼近方法的试验结果。此外,尽管谱逼近方法的使用也能提高10m风速的模拟精度,但相对2m温度的模拟效果,10m风速的模拟值仍然和观测偏差较大。(3)两种同化试验都能提高2014年冬季和2015年夏季秦巴山区2m温度的降尺度模拟效果,且优于单独使用谱逼近技术的试验结果,但同化地面资料不利于降水的模拟。结合谱逼近和三维变分两种方法来同化地面观测资料的试验对2015年夏季降水、10m风速以及2m温度的模拟都好于只使用三维变分同化地面观测的试验结果。然而,谱逼近试验和三维变分相结合的同化方法对2014年冬季的降水模拟结果仍然较差,这可能是受到单一使用谱逼近和三维变分方法的两个同化试验对冬季降水模拟效果均不好的影响。