利用国家科技支撑计划重点项目环北京地区三架飞机联合云探测试验数据，研究了2009年4月18日和5月1日两次积层混合云中冰晶形态、分布与增长过程，依据观测结果，考察了中尺度数值模式对积层混合云云物理及降水过程的模拟能力。研究结果表明：飞机在0－-16oC范围的云层内观测的冰晶形态主要包括板状、针柱状、柱帽状、辐枝状和不规则状。云中低层观测的冰晶形态受云顶温度影响，云顶温度不同，观测的冰晶形态不同，当云顶温度高于-8oC，在云中低层观测的冰晶形态以板状和针柱状为主，当云顶温度低于-13oC时，在云中低层可观测到辐枝状冰晶，当云顶温度低于-18oC时，在云中低层可观测到柱帽状冰晶。同时冰晶形态还受其所处云中位置的影响，不同云区采集的冰晶形态都是多形态的混合，但是对流区域能够采集到更多的辐枝状冰晶和冰晶聚合体，同时冰晶的凇附程度高于层云区域，而层云区域能够采集到清晰的六角板状冰晶；在融化层以上，冰晶的增长过程主要包括凝华、凇附和聚合过程，在垂直方向上，随着高度降低云中过冷水增多，冰晶的凇附增长也相应增强。积层混合云中的对流区和层云区粒子谱下落拓宽速率有明显差别，在4.8－4.2km（-11.6－-8℃）高度层，对流区粒子谱拓宽速率为3mm km-1，而层云区为3.67mm km-1，层云中粒子拓宽增长的速率略高于对流区；而在4.2－3.6km（-8－-5℃）高度层，对流区的粒子谱拓宽速率为6.67mm km-1，层云区为2.33mm km-1，对流区的粒子拓宽增长速率是层云区的近三倍，主要原因是嵌入对流区的低层含有较多过冷水。数值模拟实验表明，WRF模式能够较准确地模拟出两次积层混合云雷达回波和降水的不均匀性分布特征，模拟的强降水中心的降水量与实况比较一致。对于积层混合云中液态水含量（LWC）的模拟，虽然两次模拟过程中,由于模拟嵌入对流位置的误差，导致在高层（-8－-16℃）飞机轨迹上的LWC模拟有细微误差，但总体上模式能够模拟出积层混合云LWC分布特征，尤其是对中下层LWC的模拟。对于积层混合云中冰水含量（IWC）的模拟，模拟的IWC高于实测值，主要原因是模拟的雪粒子凇附增长较大，而碰并增长过程发生的高度偏高，说明模式在雪粒子凇附增长过程和碰并增长过程处理上存在一些问题，有待改进。而在积层混合云中下层，模式能够较准确模拟云中水凝物的垂直分布，包括融化层的分布。在云中粒子谱的对比方面，对于4月18日过程，WRF模式模拟的粒子谱参数在云低层与观测具有较好的一致性，但在高层比观测值偏小。在-8℃层，模式计算的粒子谱的截距和斜率都小于实际观测值，主要与该层模式模拟的雪粒子质量浓度偏高有关，在-5℃层，模式计算的截距和斜率接近实际谱，在3℃层，模式计算的斜率接近实际谱，但是截距大于实际谱。同时，随着高度从-8℃层降到3℃层，由于降水粒子的聚合过程和碰并过程，云中的小粒子端粒子浓度逐渐减少，云中降水粒子谱分布逐渐从MP分布转变为Gamma分布。5月1日过程的对比结果与4月18日类似，也是由于模拟的高层雪粒子质量浓度偏高，导致计算的粒子谱斜率小于实际谱斜率。同时在云中随着高度的降低，云中粒子谱分布也表现出从MP分布转变为Gamma分布。另外在积云区和层云区粒子谱分布的对比方面，模拟的积云区粒子谱分布更加接近实测，而层云区粒子谱分布与实测差异较大，同时模式在积云区和层云区计算的粒子谱拓宽速率都小于实际的粒子谱拓宽速率。两次模拟实验的对比结果表明，WRF模式在云冰相过程的参数化描述方面仍然存在较大的问题，特别是雪粒子的凇附增长过程和碰并增长过程，同时模式中降水粒子谱参数的描述方案有待改进，模式中谱形参数μ不应一直设置为0，而是应该随着高度变化而变化。