气溶胶在云和降水过程中的作用是近年来云物理学研究的热点和难点问题。为了研究真实大气条件下气溶胶对云微物理过程的影响，本文在中国气象科学研究院(CAMS)双参数云方案的基础上，增加气溶胶粒子的活化过程，在源/汇项中增加由于气溶胶活化造成的云水质量和云滴数浓度的改变，改进原方案的水汽混合比、云水混合比及云滴数浓度的预报方程。并在国内首次实现CAMS云方案与中尺度天气模式WRF v2.2的耦合，探讨在大陆性云和海洋性云背景条件下云和降水发展的不同，研究气溶胶浓度和巨粒子分布对云和降水过程的影响，数值模拟云光学厚度和粒子有效半径等，为提高中尺度模式的模拟预报能力提供一定的参考。论文选用的试验个例为2008年4月8～9日发生在江淮地区的一次大到暴雨天气过程。结果显示，新方案模拟的云微物理结构及降水过程与WRF自带的3个较复杂云微物理方案的模拟结果及常规/自动雨量站、卫星、雷达等实况观测资料基本一致。研究结果表明：　　 1.大陆性云和海洋性云背景条件对云微物理过程的影响。　　 大陆性云模拟的云水含量稍大于海洋性云，云滴半径多集中于小粒子区，云滴谱形较窄。海洋性云的云滴总数少，云滴谱形较宽，通过云水转化形成的雨滴数多。在弱的积层云(暖云为主，下同)过程中，海洋性云比大陆性云更容易促使雨滴及降水的形成。在积层混合云过程中，海洋性云模拟的霰粒子含量和数浓度均比大陆性云大，且霰粒子尺度偏小，出现的位置偏高。　　 云水的源项主要是水汽的凝结，其次为冰晶、雪晶融化成云水，最后是气溶胶活化凝结水汽产生的云水；云水的汇项主要是云滴的蒸发及雨滴、霰、雪晶碰并云滴。在海洋性积层混合云中，雨水的源项主要是霰、雪晶的融化及雨滴碰并云滴，雪晶的融化在云的形成初期贡献较大，和气溶胶直接相关的云水自动转化项贡献较小，但它是雨滴数浓度增加的主要源项；雨水的汇项主要是霰、雪晶及冰晶等固相粒子与雨滴的碰并。在大陆性积层混合云中，霰碰并雨滴出现的时间、位置与海洋性云一致，但霰粒子碰并转化率偏低。　　 大陆性云模拟的云水程长比海洋性云偏大；雨水程长比海洋性云偏小；两者的冰晶程长基本一致；在积层混合云中，海洋性云模拟的霰粒子程长比大陆性云大，雪晶程长比大陆性云小；在弱的积层云中，由于大陆性云模拟的上升速度较海洋性云大，冰相水凝物的程长也都较海洋性云大。从水凝物的总程长来看，在积层混合云中，海洋性云的模拟结果略大一些，而在弱的积层云中，大陆性云的模拟结果稍大一些。　　 在积层混合云降水前期，海洋性云模拟的降水率与大陆性云相差不大；在云层发展旺盛时期，海洋性云模拟的最大上升速度及雨滴、霰粒子直径偏小，导致降水率偏低；在降水后期，海洋性云模拟的降水率比大陆性云偏大；但2个试验模拟的过程累积降水量基本一致。在弱的积层云降水过程中，海洋性云模拟的降水提前了约10分钟，且累积降水量比大陆性云明显偏大。气溶胶对弱的积层云降水影响大一些，大陆性云表现出了明显抑制和延缓降水的作用。　　 2.气溶胶浓度和巨粒子分布对云微物理过程的影响。　　 气溶胶浓度的增加，会导致大量小云滴的生成，云水碰并效率低，云水自动转化慢，雨水的形成推迟且发展受到抑制。气溶胶浓度低时，水汽的扩散使大云滴较快形成，云滴的碰并效率增加，云水转化率增大，雨滴提前形成，且生成的雨滴数比气溶胶浓度大时偏多，单个雨滴的尺度偏小；同时生成的大量小雨滴会随气流上升到冷区碰并冰晶及冻结成霰，造成霰粒子数浓度增加。巨粒子气溶胶的增加，在爱根核小粒子含量高的云层发展早期作用明显，它造成了云中大云滴数的增加，加速云滴谱的拓宽，雨水的形成加快；而在云层发展后期，随着云中大云滴数的增多，巨粒子作用不再明显。　　 气溶胶浓度的增加，导致云水含量稍有增加，云滴数浓度显著增加，而云滴数的增加率和气溶胶浓度的增加率之间并非线性关系；在弱的积层云中，高浓度的气溶胶导致雨水含量略微减少而雨滴数浓度明显减少，形成的雨滴尺度较大；霰粒子表现出和雨滴类似的变化特征，高浓度的气溶胶模拟的霰粒子数明显偏少，且霰粒子尺度偏大。气溶胶浓度对弱的积层云的影响比对积层混合云的影响要大一些。　　 气溶胶浓度对降水造成了较大的影响。高浓度的气溶胶在降水初期表现出抑制和延缓降水的作用；在积层混合云的发展旺盛时期，高浓度的气溶胶导致降水强度有所增强，但累积降水量变化不大；在弱的积层云中，高浓度的气溶胶导致强降水时段提前出现，累积降水量稍有减少，而引入巨粒子气溶胶后累积降水量有明显的增加。　　 气溶胶浓度对云中最大上升速度的影响较小，对云中最大过饱和度却有很大的作用，表现出气溶胶浓度大时过饱和度低的特点。此外，在一定的大气环境条件下，云滴数浓度存在一个极大值，云滴数达到此极值后不再随气溶胶数的增加而增加。积层混合云和弱的积层云中的最大云滴数相差不大。　　 3.数值模拟云滴有效半径和云光学厚度。　　 利用CAMS双参数云方案中的粒子谱形函数，在一定的假定条件下推导了云滴和冰晶粒子的有效半径和光学厚度的参数化表达式。初步结果显示，云光学参数的数值模拟结果与MODIS的反演产品基本类似，但模拟值偏大一些；气溶胶浓度增加4倍后，可导致云滴有效半径减小30％左右，而云光学厚度增大45％左右。