借助准地转理论，我们对中高纬度缓变的大尺度天气系统的发生发展机理有了清晰的认识。然而对于那些变化剧烈的大尺度和中尺度天气系统，由于准地转理论已不再适用，与之相对应的动力理论以及诊断方法手段又比较缺乏，我们对其发展演变规律仍缺乏深入的理解。因此，本文从静力平衡近似下的原始方程出发，推导出以内部流函数、速度势和非地转位势为基本变量的有限区域诊断方程组，在此基础上，利用分解分析思想，发展了一套等压坐标面上的非地转分解诊断方法。新方法不但可用于满足准地转关系的中高纬大尺度系统分析，也可用于非地转特征明显的天气尺度和中尺度系统研究，从平流和调整过程出发，定量分析瞬时大气的影响是如何一步步作用于天气系统的演变发展的。　　 在平流过程的诊断中，我们发现，非地转位势方程中的平流项Φadv,ia能很好地表征位势场和流场的不平衡特征，这对我们理解大气不平衡的产生有着重要作用。在调整过程的计算中，本文推导出了一不受纬度限制的广义非地转ω方程，并详细讨论了它的具体解法。当滤掉重力惯性波后，新的ω方程可简化为平衡近似下的广义非地转ω方程，在地转假设条件下可进一步蜕化为我们熟悉的准地转ω方程，这为从准地转到非地转现象的研究提供了一个桥梁和有效工具。　　 本文将推导出的非地转分解诊断方法分别应用至夏季台风（强对流）和冬季冻雨（弱上升运动）的个例分析中，定量考察该方法在这些非地转特征明显的天气系统中的表现。在台风诊断中，我们侧重于分析台风登陆后降水的突然增幅和台风变性加强的机理研究，这也是目前台风研究中的重点难点问题;在冻雨个例诊断中，我们侧重于诊断冻雨研究中比较缺乏的垂直环流特征。主要结果如下:　　 2006年热带气旋Bilis登陆后，虽然强度迅速减弱，眼墙云区也已消散，但却在其西南侧引发了强烈的降水突然增幅。通过对暴雨增幅前后时段的诊断分析，我们发现降水增幅前6小时，Bilis西南侧对流层内出现—随高度增强的正Φadv,ia气柱，它是由南亚高压南侧东风波扰动引起，在原来平静的大气引发了垂直上升运动的调整。6小时后降水的增幅刚好发生在东风波槽前Φadv,ia随高度增强的区域，且降水区域也与Φadv,ia正值区范围相当。在大气水汽充足和条件不稳定情况下，由Φadv,ia正值区引发的上升运动进而激发出大气重力惯性波和潜热释放，它们反过来又加强了湖南江西广东三省交界处的垂直上升运动，降水出现突然增幅。降水增幅6小时前Φadv,ia在降水中心上空表现出的异常特征具有重要的预报指示意义。　　 2004年6月8日00UTC至10日00UTC，台风Conson在从热带向中纬度地区移动过程中，虽然下垫面海表温度不断降低，但Conson强度却持续增强，并最终变性为—温带气旋。Conson向中纬度锋区移动的变性过程中，在中纬度高空槽持续强迫下，Conson移动路径前方始终存在—随高度增强的Φadv,ia正值区。各时刻Φadv,ia最大值连线和Conson实际移动路径非常接近，但Φadv,ia最大值中心在时间上总超前于Conson中心，具有很好的预报价值。在台风变性的不同阶段，Φadv,ia能清楚地反映大气外部强迫所表现出的截然不同的不平衡动力特点，变性发生前Conson环流周围没有Φadv,ia的异常大值区，变性开始后，Conson前进方向上各层大气中Φadv,ia快速增大并向东倾斜，同时Conson西北侧的Φadv,ia负值区向Conson中心靠近，并最后侵入台风中心，出现明显的倾斜非对称斜压波结构特征。综合高低层平流和调整过程的结果可知，在Conson环流的东北侧，Φadv,ia随高度增加的区域利于整层大气气旋性涡度增强，同时也吸引着台风向这个方向移动。值得注意的是，Conson的温带变性开始后，Φadv,ia增强特别迅速，同时平流和调整变化造成的流函数变化速率也明显增强，它们都表现出明显的非对称结构，这可做为判断台风变性发生的一个重要依据。　　 2011年1月初，中国南方再次受到低温冰雪冻雨风暴的侵袭，特别是1月1日00UTC至1月3日00UTC，冻雨灾害使得贵州几乎所有的高速公路和机场都停运。研究表明，从2010年底到2011年初，冻雨发生的各个阶段，贵州上空都存在两个急流-锋系统，即高空的副热带急流-锋区和低层的云南-贵州准静止急流-锋区。冻雨发生前，由于高空急流锋区系统还未影响到贵州地区，Φadv,ia未出现分层变化，贵州上空几乎整层大气都是垂直上升运动。冻雨开始时，由于高空急流锋区系统缓慢移向贵州，使得大气高层Φadv,ia急剧增强并向北延伸，中层Φadv,ia相应减弱，驱动出的中高层垂直环流也随之向北倾斜，下沉气流从高层一直向下延伸到对流层中层。冻雨稳定发生时，伴随着高空副热带急流锋区的东移加强，之前的大气不平衡强迫发展更为强烈，高层倾斜上升支和中层倾斜下沉支增强。在冻雨区的低层，由于有低层云南-贵州准静止锋的存在，使得逆温层的暖层中出现了倾斜的Φadv,ia，近地面为Φadv,ia负值区，强迫出的低层倾斜上升运动利于低层逆温层的维持，下沉运动利于近地面冷层的维持。高空锋区的中层倾斜下沉抑制着低空准静止锋的上升运动向高层发展，利于中低层层云的发展维持，从而有利于过冷水滴的生成。