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本文基于全球大气数值天气预报业务系统YHGSM进行云微物理参数化方案研究。云微物理过程的参数化方案是数值模式中一个十分重要的部分,它不仅直接作用于云降水发展过程,揭示云和降水生成的机制,对模式降水预报产生很大影响,而且会反馈给模式中的动力过程。首先对云微物理参数化方案进行调研分析,对云微物理参数化方案发展演变进行深入研究。将各种类型方案进行分类,对云微物理参数化方案发展路线图进行梳理。在不同类型的参数化方案中,根据方案理论原理和应用成果选取WRF模式中WSM5参数化方案引入到业务模式中,以期进一步发展业务模式,提高业务模式在降水方面的预报效果。本文的主要工作和创新点如下:(1)对Tiedtke云微物理方案与WSM5云微物理方案进行比较分析研究:主要从方案理论原理、预报变量、云微物理处理过程方法进行对比研究,最后总结出两种参数化方案的异同之处。(2)对WSM5方案引入谱模式问题进行研究:对两种模式的物理方案模块、WSM5方案与业务谱模式YHGSM动力过程的耦合问题、WSM5方案能否适应业务谱模式YHGSM并行框架的问题进行研究分析,为WSM5方案引进业务谱模式奠定基础。(3)WSM5方案在业务谱模式YHGSM中的实现:对业务模式Tiedtke方案模块和两种方案调用接口界面进行分析,解决WSM5方案在业务谱模式中的初始化、新增物理量、坐标系不一致、积分步长不同和输出变量不匹配等问题,从而在业务谱模式YHGSM中实现WSM5方案。(4)个例实验和统计检验:为了检验业务模式YHGSM引入WSM5方案后的预报效果,采取了个例实验和传统评分方法进行检验。以全球谱模式YHGSM T799为平台,选取2017年6月22日开始发生在中国华南地区的一次大范围强降水过程作为实验个例,一共10天逐日预报实验方案检验Tiedtke方案和WSM5方案的预报效果。结果表明,两种参数化方案都能较好的预报出全球形势场和降水的分布及其变化。WSM5方案相比于Tiedtke方案,在500hPa高度场上的预报更接近分析场,在降水范围的预报更接近观测场,对于降水中心的虚报情况比Tiedtke方案好;但是WSM5方案在降水强度预报方面比观测场偏低,不如Tiedtke方案预报效果。从传统评分检验情况来看,WSM5方案对于有无降水预报优于Tiedtke方案,并且WSM5方案在1天预报的整体效果优于Tiedtke方案。但是随着降水量阈值增加和预报时间增长,WSM5方案预报效果比Tiedtke方案变差。综合以上得出,WSM5方案对于降水落区和24h预报有所改进,对于长时间预报以及更大雨量的预报需要对方案进一步进行优化调整。