冰云覆盖了全球接近30%的区域,对局地和全球地气系统的能量收支具有重要影响。冰云生命周期的变化在很大程度上决定了冰云的气候辐射效应,而其粒子下降末速度正是决定冰云生命周期的关键参数。在不同探测云的方法中,多普勒云雷达由于其独特的优势,成为了观测和研究冰云的有效工具。本文利用兰州大学半干旱气候与环境监测站(SACOL)Ka波段毫米波云雷达(KAZR)2013年8月到2015年7月两年的连续观测数据,经过不同反演算法的对比,使用拟合平均联合反演算法反演了冰云粒子的下降末速度Vt,进一步根据雷达反射率因子Z与Vt的关系计算了拟合因子a、b的值;并在此基础上应用聚类分析方法,对比分析了四种不同特性冰云Z、Vt和拟合因子a、b的时空分布特征,进而尝试通过不同参数的垂直分布特征,研究识别云内不同高度上云微物理过程的变化,主要得到以下结论:(1)通过对不同反演方法结果对比发现:统计拟合算法较好的过滤了空气的垂直运动速度,但由于未考虑云物理性质在垂直方向的差异,反演结果在云顶部分也有较大值出现,与真实情况不符。时间平均法由于其局限性,只能应用在环境场没有大范围垂直运动的条件下,反演结果在云层较高位置出现了负值。联合反演算法结合前两种方法,首先避免了对云层均一性的假设前提条件,并在结果上很好的去除了多普勒速度中负值部分,使得云顶部分速度接近于零,同时云中的一些大值区也有所保留,更接近于真实情况。(2)SACOL站冰云主要集中在3km-11km范围内,雷达反射率因子的分布区间为-53.4dBZ到9.3dBZ,最大频率集中在-30dBZ至-15dBZ范围内,下降末速度Vt的最大的频率集中在0.3 m/s至0.5m/s范围内。粒子下降末速度与雷达反射率因子有着很好的对应关系,最大的频率都出现在距离地面约7km高度上,且两者都表现出了显著的季节变化。粒子下降末速度在暖季较冷季增大了25%,主要是由于暖季温度较高使得上升运动加强,不仅有利于云的形成,而且云粒子的增大也将使其下降末速度相应增加。(3)云层较厚且持续时间长的第一、三类冰云,其雷达反射率、粒子下降末速度及拟合系数a和b的平均值都显著大于云层较薄且持续时间短的第二、四类云。由此说明相对于薄云,较厚的云可以有更好的条件使云滴粒子的粒径变的更大。第一、三类较厚的云由于其持续时间长,所以其日变化较为平缓,波动起伏不大。在季节变化上,四种类型冰云的雷达反射率因子Z和下降末速度Vt的变化分布特征基本一致,都在6月和9月出现峰值,这主要是由于较高的温度有利于云内粒子运动,而且在季节转换的月份不同天气系统出现频率的增加也有利于云的形成。(4)在垂直方向上,雷达反射率、下降末速度和拟合系数系数b的变化趋势基本一致,从云顶到云底随着高度的降低都呈现出先增大后减小的变化特征。在接近云顶的上层部分,主要是云中粒子成核和水汽沉积的区域,粒子小下降速度慢;在云层中层及中下部,水汽的沉积和粒子的聚合起主要作用,云滴粒子和下降速度都逐渐增大,在云层接近云底部分,云滴粒子蒸发升华,云粒子逐渐减小消亡。拟合系数b在垂直方向上呈现出与雷达反射率因子及粒子下降末速度一致的变化,说明此参数可以尝试用于云内不同物理过程的识别。