冰雹灾害是由强对流天气系统引起的一种季节性明显、局地性强、具有突发性和阵性特征的气象灾害。因缺乏冰雹形成物理过程的详细观测,人们对冰雹形成的宏观动力和微观物理机制了解还很不够,冰雹预报问题也是目前一国际难点。以往研究表明,制约模式冰雹预报能力的关键在于模式中微物理过程参数化方案不能准确地描述风暴中冰雹粒子的谱分布及生长过程。本文选取脉冲和多单体两类不同冰雹风暴为研究对象,开展冰雹定量预报方法及评估不同微物理参数化方案对冰雹定量预报能力的研究。在此基础上,设计出基于诊断谱形参数的双参数微物理方案。基于模拟结果,分析了冰雹形成的主要微物理过程。另外,还研究了长生命史多单体冰雹风暴的触发和维持机制,为提高我国强对流风暴的预报能力提供依据。对于脉冲冰雹风暴,本文以2014年3月19日浙江台州冰雹风暴为例,采用ARPS数值模式中单参数、双参数和三参数微物理方案进行高分辨数值模拟。结果表明,三参数方案模拟的风暴演变、地面累计降水及最大可能冰雹尺度等与观测最为接近。基于三参数模拟结果,分析了脉冲冰雹风暴的微物理结构演变特征。根据地面降雹通量的时间变化倾向,将此次脉冲风暴的生命史分为三个阶段:发展期、成熟期和消亡期。采用数值诊断分析方法对不同生命史阶段的微物理过程和微物理结构特征进行分析,探索了此类短生命史脉冲冰雹风暴的生消机理及其风暴的垂直结构与环境风切变的关系。最后,提出包含动力和微物理过程相互作用的脉冲冰雹风暴生命史概念模型。对于多单体冰雹风暴,本文选取2015年4月28日江苏冰雹风暴进行研究。本文使用ARPS模式进行高分辨率数值模拟,采用多种不同微物理方案进行敏感性实验。将模拟结果与业务雷达组合反射率以及由雷达观测反演的冰雹最大可能尺度进行对比,发现三参数的微物理方案对于此次多单体冰雹风暴的演变及风暴强度及地面最大可能冰雹尺度预报具有较大优势;其客观评估指数(Fraction skills score)与其他方案相比也明显比其他方案更高,其模拟的风暴内冰雹尺度分布及地面累积冰雹质量和浓度的分布也更为合理。粒子分选对风暴内雹分布具有重要作用。微物理过程及冰雹滴谱诊断结果显示,不同微物理方案中雹生长过程存在显著差异,是由于不同方案对冰雹粒子谱分布的形状参数描述存在差异。不同方案模拟的风暴内雹粒子分选程度及雹生长微物理过程这两方面的差异,共同导致了雹暴内及地面累积的雹分布特征差异。此外,本文三参数方案的模拟结果,利用最小二乘法对三参方案诊断的谱形参数和平均中值直径进行拟合,得出新的谱形参数与粒子平均中值直径的关系,并利用该关系建立了诊断谱形参数的双参数微物理方案。将该方案耦合到ARPS模式中,并对江苏多单体冰雹风暴进行模拟并与观测进行对比检验,结果表明,新设计的诊断谱形参数的双参方案显著提高了原始双参数方案对冰雹的预报能力,较好再现了实际冰雹风暴的强度及地面雹分布特征,结果接近于三参数方案,而计算成本与双参数方案相当。最后,利用高时空分辨率的卫星、雷达观测及高分辨率数值模拟的结果,对影响范围广、持续时间长、造成雹灾严重的江苏多单体冰雹风暴的触发和维持机制进行分析。结果表明,此次多单体冰雹风暴系统的发展可分为两个阶段,第一阶段,对流单体主要沿着江苏西北边界不断触发加强,风暴组织成西北-东南走向的线状,并向江苏东南部移动;江苏低层陆地和中国东海上两个低涡之间形成强辐合线,为此阶段的主要触发机制。第二阶段,强对流系统自身降水形成阵风锋,锋前偏北风与南风辐合加强,不断触发新的对流。另外,干湿敏感性实验表明,前行对流系统在海上降水形成冷池,冷池后向扩散将斜压水平涡管向上抬升,形成江苏东部海上低涡。该低涡与我国东部沿海陆地低涡之间形成强烈辐合。该低涡环流对江苏强对流冰雹风暴的触发及发展维持均起着重要作用。