本文主要开展了积云夹卷率的计算、夹卷率参数化和云降水数值模拟研究。第一,使用 TOGA-COARE(Tropical Ocean Global Atmosphere Coupled Ocean Atmosphere Response Experiment)项目中的飞机观测资料计算了降水性积云中的夹卷率,分析了夹卷率的概率密度函数、云内特征和夹卷率之间的关系、夹卷率对不同夹卷空气来源的响应以及夹卷对云滴谱离散度的影响机制;第二,使用WRF模式(Weather Research and Forecasting Model)模拟了 2010年7月8日至9日四川盆地的一次西南涡降水天气过程,基于西南涡积云中的夹卷率特征分析,建立了西南涡积云的夹卷率参数化方案;第三,通过WRF模拟了 2010年7月1日发生在东北地区的一次大范围强降水天气过程,讨论了混合云系中层状云与积云之间的夹卷影响。主要研究结论如下:积云中夹卷率的概率密度函数可以用对数正态分布、伽马分布、威布尔分布函数较好地拟合,对应的r2均大于0.80。夹卷率的增大促进了云滴的稀释和蒸发冷却,导致云滴数浓度和含水量减小,降低云内温度和水汽含量,并对云降水造成抑制。云滴的体积平均半径和夹卷率之间的负相关表明均匀夹卷混合机制占主导。此外,当假设夹卷空气距云边界的距离逐渐变远时,夹卷空气的水汽含量和所得夹卷率值呈减小趋势,但是相邻云之间过近的距离会导致上述变化趋势呈现非单调现象。观测发现离散度和夹卷率之间呈负相关,这与夹卷使云滴谱增宽的传统结论不一致。为了分析夹卷对离散度的抑制效应,云滴谱被分成三个部分,其半径范围分别为:0-3.75 μm(N1)、3.75-12.75 μm(N2)和 12.75-23.25 μm(N3),其中N1、N2和N3分别为这三个尺度范围内的云滴数浓度。研究发现夹卷使云滴谱内不同尺度云滴的数浓度都减少了。另一方面,云滴谱的标准差主要随N3而变化;云滴谱的平均半径随N3的减少而变小,但随N1的减少而增大,所以夹卷对云滴谱的影响使得标准差显著减小,但平均半径的变化相对较小,进而导致了离散度和夹卷率之间的负相关关系。本文提出了云滴谱在夹卷混合过程中的演变概念图,并在其中展示了云滴谱在离散度和夹卷率呈正相关或负相关时的不同演变特征。从WRF模拟的云内垂直特征看,西南涡积云内的含水量、垂直风速和浮力都在云底之上随高度递增而在云顶附近随高度递减,云内的湿静力能则主要随高度递减。夹卷率在云底以上随高度递减,在云顶附近随高度递增,但是云顶高度越高则夹卷率在云顶附近的递增趋势越不明显。另外,夹卷率和云内的云水含量、雨水含量都呈负相关,说明夹卷抑制了云降水的发展,这和观测结果类似。当假设夹卷空气来自云边界附近时,所得的夹卷率值大于假设夹卷空气远离云边界附近时的所得值,但夹卷率的其他特征与假设夹卷空气远离云边界附近时类似。从演变特征看夹卷率整体上随时间减小,这和该段时间内积云整体发展增高有关。WRF模拟的西南涡积云中的垂直风速、浮力和夹卷率之间的负相关关系可以被用来对夹卷率进行拟合。当采用联合概率密度函数对夹卷率进行拟合时,概率密度越大则对数线性函数的斜率也越大。在云系的发展过程中夹卷率随垂直风速以及浮力的变化率逐渐减小,这和该过程中垂直风速和浮力的增大以及夹卷率的减小有关。根据云顶高度对云进行分档,将使用垂直风速和浮力得到的拟合函数分别与两个传统参数化公式进行比较,发现本文拟合所得到的夹卷率值位于两个传统方案的拟合值之间。另外,主成分回归法可以将垂直风速和浮力联系起来同时对夹卷率进行拟合,其拟合效果和只使用垂直风速时的拟合效果大致相当。但是主成分回归考虑了更多的动力因子与夹卷率之间的相互作用,所以同时使用垂直风速和浮力对夹卷率进行拟合的经验函数更适合被应用到西南涡积云的夹卷率参数化中。另外,相对于相同模拟区域内的孤立积云,混合云系中积云的夹卷空气较湿,其发展特征相对孤立积云体现在:从发展趋势看生命周期更长,强度维持更久;从发展机制来看低层水汽辐合更强,较大的不稳定能量更多集中在低层;从降水机制看混合云系内积云的液水含量更大,而在液水含量相当的嵌入对流中更大的固态水含量会带来更强的降水强度。所以来自层状云的夹卷过程可能对积云的发展存在促进作用。而相对于相同模拟区域内的普通层状云,混合云系中层状云特征体现在:从发展趋势看垂直尺度随时间逐渐扩大,含水量和降水强度也呈递增趋势;从降水机制看云内固态和液态含水量均随时间显著增大,而普通层状云内的上述变化均不明显。所以就本次模拟而言,嵌入对流混合云系中层状云和积云的发展是相辅相成的。