大气中不同类型、形状、时空尺度和结构的涡旋，在地球气候系统的能量和物质循环中扮演着极其重要的角色。在热带气旋及相关灾害性天气的预报理论中，不同尺度涡旋之间的相互作用一个十分重要的科学问题，也是世界各国科学家共同面临的难点问题。从自组织动力学的角度研究大气中不同尺度涡旋之间的相互作用，为进一步深化对热带气旋发生、发展机制的认识提供了一条新的分析思路。在热带气旋的研究中，地形在对涡旋结构、移动路径、强度和相关强降水事件的影响是广受关注的另一个重要的科学问题。本论文通过数值试验、个例诊断分析和数值模拟的方法，对涡旋自组织过程中中尺度地形的作用和自组织过程在涡旋维持阶段的作用进行了分析，包括以下主要内容： 首先，本论文利用简单浅水波方程模式对有弱环境流场、有/无地形情况下的多尺度涡旋自组织过程进行了模拟，分析了地形对轴对称化过程和终态涡旋强度的影响，并对其中的机理进行了分析，结果表明：(1)无地形时，初始5涡共存的菲轴对称流型经涡自组织可以演变为一个准轴对称的类台风涡；引入地形后，这个准轴对称的准终态流型不能形成；(2)中尺度地形引入后，准终态涡的空间尺度缩小，涡中心的相对涡度值显著加大，局地最大风速明显增加；(3)分析认为，由于在初始场上引入地形不会改变区域总动能，地形对准终态涡产生的挤压作用直接导致了其空间尺度缩小、能量集中，使得准终态涡相对涡度增加、最大风速加大、强度增加。 其次，本论文以登陆后维持时间较长，强度不大，但致灾后果严重的0604号强热带风暴Bilis为个例，综合应用卫星、雷达、加密自动站观测数据和NCEP再分析数据，诊断分析了多尺度涡旋自组织过程在Bilis维持过程，以及与其相关的大范围、持续性强降水事件中的作用。结果表明：(1)热带气旋内的中α尺度涡旋分布在最大风速半径附近，且分布不均匀；(2)中α尺度涡旋系统与中尺度对流云系有较好的对应关系，低层高位涡区内往往有中尺度对流云团发展；(3)地面辐合线或切变线有利于中β尺度对流云团的发生、发展和维持，并使其沿地面辐合线移动；(4)雷达图上可以观测到中β尺度云团内有数个中γ尺度的对流单体活动，涡旋合并使对流云团的强度增强，产生更强的降水；(5)分析认为，涡旋自组织对于登陆气旋的维持机制是：中α尺度涡旋系统的存在，为对流云的发展提供了有利的环流背景；在有利的环流背景下，不断生成的中γ尺度对流单体，自组织起来形成中β尺度对流云团，并在对流层低层产生了位涡；中β尺度对流云团的自组织又对应了位涡的合并，对维持中α尺度涡旋的强度起到了积极作用，进而使登陆气旋在陆地上存在较长时间。 第三，利用MM5模式的模拟输出结果，对登陆热带气旋个例相关强降水事件中的自组织过程进行了进一步的分析。结果表明：(1)引发强降水的对流系统不是来源于台风环流域内的对流云团，而是受台风外围环流影响下形成的多个中小尺度涡旋之间自组织的结果；(2)与0604号强热带风暴Bilis登陆前后24小时里强降水相关的自组织过程是分阶段进行的，即第一阶段的双涡自组织过程和第二阶段的多涡自组织过程。(3)局地多尺度涡旋之间的自组织过程，是0604号强热带风暴Bilis相关强降水事件发生的主要动力机制。 通过本论文的研究，可以得出以下基本结论： 在涡旋的自组织过程中，中尺度地形的存在可以使准终态涡强度增加； 涡旋外围的自组织过程是登陆气旋得以维持的重要机制之一； 台风外围中小尺度涡旋之间自组织，是引发强降水事件的重要原因。