当前气候模式对增暖背景下云反馈过程的模拟存在很大的不确定性,而导致这种不确定性的重要原因是,模式中云和云辐射过程的模拟依然是一个薄弱的环节。在气候模式中,影响云辐射过程模拟的云物理属性众多,云属性模拟的准确性将直接影响到云辐射效应的模拟性能。而想要提高气候模式对云的模拟能力,首先需要对观测资料中云宏微观物理属性有比较清楚的认知。本文使用2007至2010四年的Cloud Sat/CALIPSO卫星观测资料,指出了再分析资料云量模拟偏差的异同点和原因,评估了气候模式对不同属性云的辐射效应的模拟性能,揭示了模式中影响云辐射效应模拟的云宏微观物理属性的观测分布特征。同时对观测的临界相对湿度进行拟合,改进了相对湿度诊断云方案,并在FAMIL2气候模式中对新改进方案进行应用和检验。论文的主要研究结论如下:（1）三套再分析资料基本上都可以再现卫星观测中云量的空间分布和垂直结构特征,但在数值上都存在显著的偏差,并且各再分析资料之间的差异较大。ERA-Interim和JRA-55对中、低云的模拟较好,但对高云则表现出一定的低估。相反,MERRA-2在高云的模拟方面有优势,但它严重低估了中、低云的云量。进一步研究发现,再分析资料云量模拟低估的根本原因是对应的模式低估了总含水量的次网格变率,导致模式中云量生成的阈值要求更高,在同等湿度条件下,云越不容易产生。（2）几乎所有CMIP6模式模拟的大气顶净的云辐射效应都偏强,主要原因是长波云辐射效应模拟偏弱,而短波云辐射效应模拟偏强。此外,气候模式大多高估了云水路径或云量较大的云的短波云辐射效应,而对云水路径或云量较小的云的短波云辐射效应是低估的。同时,模式低估了云水路径或云量较大的云的发生频率,而对其余类型的云则是高估。对于长波云辐射效应模拟偏差的分析发现,气候模式对冰水路径较大的云的发生频率低估更加明显。从模拟偏差定量分解的结果来看,云的发生频率模拟偏差所引起的误差占主导。（3）从CloudSat/CALIPSO卫星观测的结果来看,临界相对湿度的分布主要跟高度和纬度相关。临界相对湿度在垂直方向上呈现双模态特征,表现为随高度先减小后增大。而在纬向上,中、低纬度地区的值整体上小于高纬度地区,副热带地区的值最小。临界相对湿度的值越大,说明次网格变率越小。通过考虑随高度和纬度的变化规律,使用两个指数函数组合的拟合方案较好地抓住了临界相对湿度的观测分布特征,改进相对湿度诊断云方案。（4）水平非均匀性参数V在不同的高度和纬度上有明显的空间分布特征,并且该分布特征受季节差异、海陆分布、日变化等因素的影响较小。进一步研究不同类型云对应的水平非均匀性发现,水云的水平非均匀性弱于冰云的水平非均匀性,大尺度层状云（如雨层云、卷云）的水平非均匀性弱于对流性云（如积云）的水平非均匀性。（5）云微物理属性和宏观云量不同,没有明显的季节变化,主要在垂直方向上呈现出显著的变化特征。对于暖云（液态）,云水含量和粒子数浓度随高度的增加而减小,在8公里附近消失,而粒子有效半径在8-14μm的范围内相对均匀的分布。对于冰云（固态）,云水含量同样随高度的增加而减小,但是云粒子数浓度的分布则相对均匀。此外,不同类型云的微物理属性存在差异。对于暖云（液态）,积云的云水含量和粒子数浓度最大,卷云的值最小;而对于冰云（固态）,深对流云的云水含量和粒子数浓度最大,层积云的值最小。对于大多数类型云而言,高原地区固态水含量和粒子数浓度都大于华东和西北太平洋地区的值,而液态微物理量的区域差异正好相反。（6）在临界相对湿度拟合工作的基础上,改进了相对湿度诊断云方案,并应用到FAMIL2气候模式中进行检验。AMIP试验结果显示,原方案下模式对低纬度地区中、高云和大洋东岸低云的模拟低估严重,而新改进方案明显改善了FAMIL2气候模式中云量模拟的负偏差。就水球试验而言,新旧两种方案下的增暖试验都显示FAMIL2气候模式大气顶净的云辐射效应具有正的变化,反映了模式中的云在增暖背景下（+4K SST）起到加速增暖的作用。同时,新改进方案的使用对FAMIL2气候模式气候敏感度的影响较小,新旧方案对应的气候敏感度参数λ分别为0.632和0.605 K m2 W-1,两者都接近前人研究的结果。