在台风数值模拟中,高分辨率全球数值模式相对于区域数值模式可以更好地捕获大尺度环流,避免侧边界效应,是对精细尺度台风动力学研究的有力支撑。基于SCVT网格的MPAS全球模式,既避免了区域模式边界处物理量的突变,又能在关键模拟区域加密网格,还节省了计算资源,是台风研究方面具有潜力的数值模式。为了将MPAS模式更有效地应用于西北太平洋的台风模拟,本文首先参考GFS模式,评估了MPAS模式对于大气环境场的模拟性能,在此基础上,研究了来源于区域数值模式WRF的物理参数化方案对于台风模拟的效果,深入分析了积云对流参数化方案对于台风路径和强度模拟的影响机制、云微物理参数化方案及网格分辨率对于台风降水模拟的影响机制,进一步开发了基于遗传算法对“灰色区域”范围的积云对流参数化方案优化的方法,并验证了优化的积云对流参数化方案对于台风降水模拟效果的改善。具体研究内容及结论如下:利用静止卫星FY-4A上搭载的多通道扫描成像辐射仪AGRI的观测亮温,以全球数值模式GFS为参考,对MPAS模式模拟的大气环境湿度场进行评估。结果表明,基于ERA Interim数据和RTTOV辐射传输模型对AGRI全盘晴空观测的辐射值进行模拟评估,AGRI观测亮温与RTTOV模型模拟亮温吻合较好,在质量控制处理后可以作为模式模拟亮温评估的参考数据。进一步以模拟与观测的亮温偏差为依据,评估MPAS模式和GFS模式对于台风“天鸽”模拟区域的晴空湿度场的模拟性能,结果表明,MPAS模式的湿度场整体更接近实际值,且湿度场偏差与台风预报强度误差存在一定相关性。因此,MPAS模式对台风湿度场模拟效果可靠,且对于西北太平洋地区台风模拟具有良好的适用价值。MPAS模式中积云对流参数化方案对台风路径和强度模拟效果的影响研究表明:1)台风路径和强度的模拟效果对积云对流参数化的选取较为敏感,NewTiedtke方案模拟的路径平均误差小于Kain-Fritsch方案;临近台风登录时KainFritsch方案模拟强度与最佳路径强度更接近,尽管Kain-Fritsch方案对台风强度的模拟最佳个例占比多,但是两个方案模拟的强度误差差异不大,综合考虑路径和强度的模拟效果,可以优先选择New-Tiedtke方案;2)选择路径和强度模拟误差比较大的台风“纳沙”作为个例,分析模拟的形势场、加热率及PV趋势,明确了副高形态是影响台风路径的决定性因素,加热率及PV趋势分析有助于解释路径偏转的潜在机制,垂直加热结构揭示了不同方案模拟的对流不稳定高度差异造成输送和释放潜热的差异,从而导致了不同方案模拟的台风强度不同。MPAS模式中网格分辨率及云微物理参数化方案对台风降水模拟效果的影响研究得到如下结论:1)相同物理参数化方案下,不同网格分辨率模拟的降水强度和空间分布差异明显,高分辨率网格的模拟效果最佳,相同网格分辨率下,2种方案模拟的降水强度和空间分布差异不大,但Thompson方案的降水强度较弱;3)对降水模拟差异形成机制的分析可见,不同云微物理参数化方案产生的热、动力特征相关变量的差异,影响了降水模拟。参考TRMM/TMI 2A12产品的水成物廓线分析降水差异产生的物理机制,模拟的固相粒子含量差异对降水差异产生贡献较大,而不同物理参数化方案在对流云中的固相粒子含量差异较大,是造成降水差异的主要原因。采用微遗传算法优化积云对流参数化方案改善降水模拟的研究表明:1)基于WRF模式的micro-GA算法与KF方案的耦合系统能够有效优化Kain-Fritsch方案的参数值,提高积云对流参数化在高分辨率模型“灰色区域”范围中的适用性,从而改善降水预报的ETS评分精度和空间分布;2)MPAS模式中的物理参数化方案主要来源于WRF模式,将优化后的KF方案接入MPAS模式中,采用与WRF模式相同的配置方案进行台风降水模拟,结果表明MPAS模式的降水模拟效果相比原始Kain-Fritsch方案模拟效果得到了改善,micro-GA算法可以作为数值模式中物理参数化方案优化的一种有效方法。