台风灾害对沿海地区人民生命财产安全和社会稳定构成了极大的威胁。我国地处西北太平洋西岸,是受台风影响最大的国家之一。近几十年来,台风路径的预报水平稳步提高,而强度则相对滞后,这主要归因于影响台风强度变化的因子繁杂,且其内部局地能量循环以及涡旋强度变化的物理机制仍不清楚。进一步探究台风内部局地演变特征和物理机制,是提升预报能力的理论基础,具有重要的实际意义和科学价值。本文选取2015年22号台风“彩虹”,利用中尺度数值模式WRF（Weather Research and Forecast）,成功模拟了台风的生成、发展、移动和登陆。将温压湿风等物理量沿方位角分解为对称部分（方位角平均）和非对称部分（方位角平均偏差）,对应将能量拆解为三个包含完整信息的分量,分别从风速的大小（动能）、风场的性质（涡度、散度和变形）以及动热力场协同演变（位涡）的角度,推导了柱坐标系下非静力平衡动能方程、有效位能方程、涡度拟能方程和位涡方程。在此基础之上,讨论台风登陆前后的发展演变机制,得到的主要结论如下:（1）推导了非静力平衡动能方程,研究台风局地能量演变和转化机制。将动能分解为三个部分:对称动能、相互作用动能和非对称动能,其中相互作用动能作为中间变量,将对称动能与非对称动能联系起来。对称动能方程诊断结果显示,对称过程和非对称过程贡献量级相当。在增强阶段,相互作用动能向对称动能转化,两者共同促进眼墙对称动能增长;在衰减阶段,对流层中层非对称过程的负贡献占据主导地位,导致对称动能向相互作用动能转化,眼墙对称动能减弱。对称过程中,边界层内对称水平气压梯度力做功是主要的动能制造项,部分由于摩擦作用耗散,部分由次级环流向眼墙输送,对称浮力做功产生的动能主要位于对流层中高层;非对称过程中,起到决定性作用的过程为切向非对称气流的径向非对称平流和垂直非对称输送,其中垂直输送在增强阶段占主导伴随有升尺能量度串级,径向平流在衰减阶段占主导伴随有降尺能量度串级。（2）推导了非静力平衡有效位能方程。诊断结果表明,影响有效位能局地变化的主要因素是位能与动能之间的斜压转化和与非绝热加热相关的源汇。采用Boussinesq近似,有效位能各分量与动能分量之间通过垂直速度和扰动位温的耦合作用相互转化。有效位能的源汇则主要取决于非绝热加热与扰动位温的耦合作用。对于对称有效位能,眼墙对流内中高层垂直上升运动与非绝热加热耦合是主要产生过程,眼墙对流内暖区上升运动是主要耗散过程,转化为对称动能;对于非对称有效位能,在增强阶段,非对称垂直速度与非绝热加热的耦合作用,在眼墙内侧为汇在眼墙区为源,与之相对应眼墙区非对称垂直速度与扰动位温的耦合作用引导非对称有效位能向非对称动能转化,内侧相反。在衰减阶段,非绝热加热汇增强,与之对应,非对称动能向非对称有效位能占据主导,非对称动能减弱。（3）利用局地直角坐标系下的涡度拟能、散度能量和变形能量方程,分析散度和变形对于涡旋的影响。内核区域平均诊断结果显示,在边界层内散度能量在涡-散转化项的作用下转化为涡度拟能,涡度拟能在涡-形转化项的作用下转化为形变能量,形变能量在散-形转化项的作用下转化为散度能量。而在边界层上方的自由大气内,能量的转化方向相反,形成从散度能量到变形能量再到涡度拟能的闭环。涡-形相同项和散-形相同项大分部情况下促进拟能量的协同发展。各项的组成来看,主要影响因子包括散度耦合过程、平流耦合过程和扭曲耦合过程。（4）推导了非静力平衡涡度拟能方程,研究影响台风局地涡旋强度变化的主要过程和物理机制。诊断结果显示,对称涡度拟能的大值主要集中在低层最大风速半径内侧。增强阶段,对称涡度拟能局地变化中的对称过程主要为低层眼墙附近的辐合作用,以及眼墙上升气流内侧水平涡度的倾斜。非对称过程的贡献主要来自非对称涡度的非对称径向平流,引导相互作用分量向对称分量转化,共同促进台风旋转增强;衰减阶段,对称过程整体变化不显著,非对称过程在低层促进环状结构向内收缩,在中层加速系统旋转减弱,对称涡度拟能向相互作用分量转化。（5）推导了非静力平衡位涡方程,研究台风局地动热力协同演变特征。诊断结果表明,对称过程主要包括对称非绝热加热中心下方的位涡产生和上方的位涡耗散,以及对称次级环流对位涡的重新分配。非对称过程的影响主要来自对称位涡与相互作用位涡之间的相互转换,其中径向非对称涡度垂直涡动通量在增强阶段占据主导,引导相互作用位涡向对称位涡转化,垂直非对称涡度径向涡动通量在衰减阶段占据主导,作用相反。非对称非绝热加热直接改变局地非对称位涡,再通过相互作用分量影响对称位涡和系统发展演变。