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通过在中尺度模式MM5中在线耦合分档多组分的气溶胶模式，引进开发了气溶胶及其前体物的平流和湍流输送方案，形成了在线气溶胶数值模拟系统MM5-CUACE/Aero，评估了CUACE/Aero对气溶胶浓度和光学特征的模拟效果，表明模式模拟结果在观测的2倍因子范围之内，与国际同类模式的模拟水平相当；同时还指出提高此系统数值模拟效果的几个途径，并利用实测气溶胶数谱在模式系统中重新构建了多种气溶胶组分的初始排放粒径，使原先AOD模拟值系统性偏高情况明显改善，并成功模拟新粒子生成事件。本文还利用我国实测的气溶胶与云滴谱的关系，将CUACE/Aero中气溶胶的变化与单参云模式REISNER2结合，在MM5-CUACE/Aero中建立了气溶胶-云-降水的参数化方案。发现当云的凝结核（CCN）从500cm-3增加到2000cm-3，，会导致云水自动转化率降低12个量级，使雪的清除效应降低约80%，雪与云冰的碰并、霰的收集、以及与雨水的碰并等分别降低为30%、20%和11%，显示出高污染气溶胶对云的微物理特性影响与清洁区域的显著差异。个例数值试验显示，气溶胶对2012年7月2225日72小时累计降雨最大改变中心可达20%，对7月2731日72小时累计降水的最大改变中心可达10%，气溶胶在一定程度上改变了降水的分布。在以上研发工作的基础上，还进一步在GRAPES-CUACE/Aero平台上，引进开发了双参云模式WDM6，还开发了分档多组分气溶胶活化方案ABG，并与泰山站实测的CCN活化谱以及气溶胶各化学组成质量浓度和粒度谱对比，发现ABG方案较好反映出我国华北区域气溶胶活化状况。CUACE/Aero利用ABG实现了为双参云模式提供动态的CCN活化谱。由于积云参数化降水占GRAPES模式降水量的90%以上，本文还将气溶胶以及ABG方案引入积云参数化KF方案中，解析积云云滴gamma分布谱函数，将实时活化的CCN与积云云滴谱结合改进积云对流参数化中的降水方案，建立了从排放-气溶胶-层云/对流云-总降水完整的气溶胶-云相互作用关系。在开发过中，还解决了GRAPES模式积分不稳定的情况。初步个例试验结果显示：有气溶胶影响的边界层水汽减少，云水增加，但是对大气的加热率变慢；边界层以上水汽减少速率变慢，云水增加明显，对大气的加热也加强。大气低层大气气溶胶浓度较高，使更多的水汽转化成了云水。加入气溶胶影响使模拟的降水量从观测的64%提高到观测的86%，与观测更加接近，小于10mm的降水偏大现象改进明显。CUACE/Aero的研发还支持了团队形成的亚洲沙尘暴数值预报系统CUACE/Dust以及中国气象局雾-霾数值预报系统CUACE/Haze-fog的建立，为沙尘暴和雾-霾的天气的业务数值预报和防灾减灾做出了贡献。