全球GRAPES模式是我国自行设计和发展的下一代业务全球中期数值预报模式。经过五年的攻关，在关键技术方面取得了很多进展，但在物理过程方面仍然存在一些问题，最大的问题是地面和大气项的辐射收支与观测差异很大。 鉴于能量守恒是模式最基本的问题，本论文致力于首先解决这个问题。通过分析发现产生辐射收支问题的主要原因在于，模式预报云水路径在全球大部分地区偏低，特别是在ITCZ，造成云辐射强迫偏小。因此对辐射收支问题的解决主要是通过三个方面进行的。第一，引入WRF模式3.1版的大部分物理过程参数化方案取代原来过于简单的1.3版，并加以改进，使云和辐射相互作用的改进有一个比较好的模式基础。第二，采用新的云量计算方案，为辐射过程提供更合理的分云量。第三，根据可分辨云模式的详细计算和观测来参数化云水含量，使微物理过程和辐射过程暂时解耦，并通过调节一些基本参数，对云水含量进行有效调整，增加云辐射强迫。 通过以上改进工作，本论文获得的主要研究成果包括： (1) WRF3.1版的物理过程的采用使下垫面、边界层和大气能更好地耦合起来，改进了包括降水、2m比湿、边界层高度、西太平洋副热带高压等的预报。 (2)新的云量计算方案为辐射过程提供了更合理的分云量，并且提供了一种可调机制。 (3)系统性增加了全球的云水含量和云辐射强迫，明显改进了地面向下的短波和长波通量、大气项向上的长波和短波通量这些非常重要但原始版本又存在很大问题的辐射分量，从而很好的解决了原始版本存在的严重辐射收支问题。原始版本许多辐射收支分量与观测相差20-30W/m2，新版本的误差基本都只有几W/m2。 (4)地面向下长波辐射比观测系统性偏大的问题，通过在RRTM长波辐射方案中引入分云量取代原来的二元性云量得到解决。 (5)采用平流层通量松弛的方法暂时解决了热带平流层偏冷和对流层顶偏暖的问题。 冬夏季预报试验统计性检验的结果表明，与旧版本比较，无论是在东亚还是北半球检验区，新版本的高度、温度和风场的检验在中高层基本相当，低层明显变好。降水检验的TS评分也在绝大部分时效和量级上增加，而预报偏差(B值)变化不大。