在天气预报模式和气候模式中，对水成物粒子谱普遍用一个Gamma函数分布谱描述。这个函数谱有三个参数，即截距、形状参数和斜率参数。模式中普遍用双参数Gamma函数谱，也就是把形状参数固定。发展形状参数可变的三参方案是目前国际的研究前沿，也是云微物理参数化的难点。研究团队建立了国际上首个以雷达反射率因子、数浓度和混合比三个物理量确定云滴伽马分布谱的一个三参数云滴凝结方案，能够精确描述云滴粒子的凝结过程，解决了目前天气预报模式和气候模式中云滴谱严重的虚假拓宽问题。暖雨参数化另外一个挑战是云雨自动转化率和雨滴收集率的参数化，现有的不同方案会导致数量级的差异。研究团队根据随机重力碰并的物理过程推导出了自动转化率和收集率的解析解，这是暖云参数化方案的一个重大突破，克服了目前方案中不同近似假设方法所造成的误差。团队考虑了温度和过饱和度对冰晶粒子凝华增长形状的影响，建立了四参数的冰晶凝华增长方案以及柱状冰晶和片状冰晶的四参数淞附增长方案。

 

 

 

 

      目前，国内外普遍采用的中尺度天气预报模式WRF是全弹性模式，在数值计算时，需要通过降低时间积分步长的办法来滤除声波，这样对于中小尺度雷暴系统的数值模拟预报来说，需要更小的空间步长，这将会大大增加计算量。为此，我们在WRF的结构框架下，利用Duran提出的假不可压理论（1989），建立了地形追随坐标下的假不可压模式。描述该理论的大气方程组将会滤除对大气运动不重要的声波，大大降低计算成本。

 

 

 

 

      为了研究雷暴云的微物理过程和动力过程，以及改进参数化云模式，我们建立了分档的气溶胶-云-起电-放电模式。该模式详细考虑了气溶胶的活化和清除过程，解决了云滴蒸发后气溶胶的二次活化问题以及云滴中的气溶胶向雨滴中的气溶胶的质量转化过程。该模式水成物粒子包含云滴、雨滴、冰晶、雪、霰和雹。采用谭涌波老师发展的Mansell的放电模型。