和传统天气雷达相比,毫米波雷达的波长短,对小云滴更敏感,同时空间分辨率小,能获取更为精细的云结构,因此是探测非降水云和弱降水云的有效工具。毫米波不仅能提供直观的云高云厚等宏观信息,更为云微物理参数的反演提供数据。本文利用中国气象科学研究院的一部35GHz双偏振多普勒毫米波雷达(HMBQ),进行云的宏观结构分析和云微物理参数反演方法的研究,具体研究内容如下：(1)对毫米波雷达的发展状况和探测特点做简要概述。在此基础上,介绍HMBQ的系统组成和系统参数,讨论和分析其探测性能,并给出其观测个例,对其探测能力做初步验证；(2)通过HMBQ和人工影响天气飞机对云的联合探测试验,进一步检验HMBQ的探测能力。将HMBQ探测的反射率因子和利用飞机实测滴谱计算得到的反射率因子作比较,发现在暖云中,两个反射率因子值较为接近,而冰云中,有较大偏差。由于HMBQ和飞机的滴谱仪的采样目标不可能完全一致,并且冰云中可能有过冷水存在,雷达探测值和飞机估值存在差异是合理的。计算飞机在云层中部采样期间两个反射率因子的均方根误差,暖云和冰云分别为5.5dBZ和6.1dBZ,可见,HMBQ具有准确探测云层的能力。利用滴谱计算云滴和降水粒子的反射率因子,通过寻找这两个反射率因子的概率密度函数的交点,得到云滴的反射率因子通常低于-5dBz,而降水粒子高于-20dBZ,暖云的降水粒子反射率阈值在-15～-12dBZ之间；(3)选取两部毫米波雷达和一部微脉冲激光雷达(MPL)联合观测的层积云、高层云、高积云和卷积云个例,对三个仪器探测到的云边界进行对比。两部毫米波雷达探测的结果有很好的一致性。但是MPL和毫米波雷达的探测结果往往存在差异。云粒子对毫米波电磁波和激光光束的散射机制不同以及两个设备判定云底的方法不同是差异产生的主要原因。通常,MPL探测的云底高度高于毫米波雷达。对于云顶的小粒子和云内的小冰晶,MPL的探测能力强于毫米波雷达,但对于发展深厚云层,MPL会因衰减的影响探测不到真实的云顶,而毫米波雷达可以探测到完整的云层。在上述分析的基础上,制定毫米波雷达和激光雷达联合遥感确定云边界的标准,并用联合观测数据对云宏观结构进行统计。(4)介绍多普勒谱的概念和理论模型,同时对HMBQ探测到的多普勒谱进行实例分析,发现绝大部分多普勒谱满足单峰或者双峰高斯分布。其结构与雷达照射体积内包含的粒子有关。双峰的多普勒谱对应雷达照射体积内有两种不同粒径分布的粒子,比如,云滴和降水粒子、液滴和冰晶共存的情况。在对原始多普勒谱进行平均、平滑和去除系统噪声后,通过非线性最小二乘拟合的方法将多普勒谱分解为单峰或者双峰的高斯分布,进而可求得不同类别粒子的反射率因子和速度。对一次观测个例中探测的双峰多普勒谱,用分解多普勒谱的方法,得到云滴和降水粒子的谱参数。通过将云滴看做空气运动的示踪,利用云滴落速对空气速度进行估计。再用利用Frisch模型分别得到这两种粒子的云微物理参数。