尘卷风是一种发生在对流边界层的垂直涡旋,其形成的主要原因为太阳照射造成地表受热不均匀,在浮力作用下形成热力对流,在一定的角动量条件下,形成一种旋转上升的对流涡,因其旋转过程中能够携带大量沙尘粒子至高空而可见,目前对尘卷风及其沙尘传输量的认知相当有限。本文尝试分析2014年7月塔克拉玛干沙漠尘卷风外场观测结果,并开展了尘卷风形成过程的大涡模拟(WRF-LES)数值研究,以及尘卷风对全球沙尘气溶胶的贡献评估等。主要工作和研究如下：1.塔克拉玛干沙漠中尘卷风结构及形成环境出现的时间多在11时至17时,塔克拉玛干沙漠地区观测的尘卷风,其环境风速在2.5m s-1～3.2ms-1范围内,地表与近地面2m气温差在15℃左右。基于尘卷风的不透明度观测,确定了塔克拉玛干沙漠中尘卷风结构。随着高度的增加尘卷风不透明度逐渐减小,中心部位不透明度值变化相对较小,两侧不透明度值差异较大,且不同高度其递减率也有所不同；底层尘卷风不透明度由中心线向东西两侧均大体呈现先增大后减小的现象,表明尘卷风具有一定的对称性,东侧的不透明度变化明显大于西侧,表明尘卷风并非绝对对称；基于尘卷风不透明度水平分布特征提出一种新的模型利用尘卷风不透明度二维结构模拟其三维结构特征,模拟的尘卷风不透明度三维结构保留了几乎所有的尘卷风基本特征和不均匀性。2.尘卷风大涡模拟分析整体上尘卷风水平风速由中心区域向两侧呈现出先增大后减小的趋势,在垂直方向上,随着高度的增加,其水平风速也呈现出先增大后减小的趋势；垂直方向上中心区域存在下沉气流,且随着高度增加,垂直方向速度呈现增加的趋势；尘卷风发生区域中心部位温度最高,由中心区域向两侧逐渐递减,中心区域与周边环境温差约为1.5-3K,垂直方向上尘卷风温度随高度增加逐渐减小；尘卷风中心气压低,与周边环境之间的气压差约为1.5-5Pa,垂直方向上尘卷风整体气压随着高度增加逐渐增大。垂直方向上无论是温度还是气压变化,都存在一个过渡带,在此过渡带风速、温度和气压均不随高度发生变化；通过温度差和气压差相结合可以判断出尘卷风是否发生。3.尘卷风对全球沙尘气溶胶的贡献评估利用塔克拉玛干沙漠尘卷风观测分析得出的尘卷风不透明度,通过经验公式大体估算出尘卷风的沙尘通量范围为1.6×10-4-7.0×10-4 kgm-2s-1,其平均值为3.0×10-4 kg m-2s-1,与前人计算结果在同一数量级；基于之前得出的塔克拉玛干沙漠尘卷风沙尘通量,粗略估算出尘卷风对全球沙尘气溶胶的贡献率约为10.7%±7.9%,表明尘卷风对全球沙尘气溶胶具有一定的贡献率,是大气中沙尘气溶胶不可或缺的沙尘源。