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冰云主要由非球形冰晶粒子组成,在时间和空间上复杂多变,并且在不同地区其形成机制具有明显的差异;同时由于其独特的物理和辐射特性,因此对区域辐射能量收支有着特殊而重要的作用。然而目前在气候模式中,冰云物理特性的表征还存在一定的问题,这必然会对正确计算冰云的辐射效应以及准确评估其在气候反馈中的作用造成重要影响。因此,本文利用兰州大学半干旱气候与环境观测站（Semi-Arid Climate and Environment Observatory of Lanzhou University,SACOL）Ka波段天顶云雷达（Ka-Band Zenith Radar,KAZR）2014年1月～2019年12月六年的高时空分辨率观测数据,在不同的时间尺度上对中国西北半干旱中纬度地区上空冰云的宏、微观物理特性进行了统计分析,并且联合辐射传输模式模拟了该地区冰云的辐射效应;同时在准确分离单层水云、单层冰云和双层云并考虑其日变化的基础上,计算了SACOL站上空三种不同类型云的辐射强迫以及对总的云辐射强迫的贡献;另外,我们还利用ISCCP云特性观测资料联合辐射传输模式分析了全球中低纬度地区对流层上层卷云的辐射效应。本文主要通过地基云雷达、卫星观测数据以及辐射传输模式,围绕冰云开展其物理特性及辐射效应的研究。主要研究内容及结果如下:（1）本文利用地基云雷达观测数据研究了SACOL站上空冰云物理特性和辐射效应的日变化特征以及由于忽略冰云日变化所引起的辐射偏差。结果表明:SACOL站上空冰云在晚上比白天出现得更加频繁,其发生频率的最大值（44%）出现在午夜,最小值（36%）出现在中午;它的几何厚度、冰水路径和粒子有效直径也呈现出在夜间较大的特征。因此,我们通过在Fu-Liou模式中每天输入96条冰云廓线来准确地模拟冰云辐射效应的日变化。在白天,由于受到短波冷却效应和长波增暖效应的共同作用,大气层顶处的净云辐射强迫的日变化范围为-14～28 W/m~2;在夜间,由于仅受长波辐射的影响,其日变化范围为27～29W/m~2。同时为了评估由于忽略冰云日变化造成的辐射偏差,我们计算了1条日平均冰云廓线以及2条昼、夜的平均冰云廓线等不能合理表征云特性日变化情况下的冰云辐射强迫值,并与准确表征冰云日变化条件下的结果进行了比较。结果发现当在模式中只使用1条日平均冰云垂直廓线时,大气层顶处的净云辐射强迫的绝对偏差能够达到11 W/m~2。由此说明如果模式中忽略冰云特性的日变化将导致其辐射强迫产生显著偏差。（2）在准确考虑冰云日变化特征的基础上,本文利用地基云雷达观测数据进一步分析了SACOL站上空冰云物理性质和辐射效应的季节、年际变化特征。结果表明:SACOL站上空冰云在冷季比暖季出现得更加频繁,其发生频率在3月份为全年最高,达到了54.1%,在7月份降至最低,为23.6%。同时冰云的几何厚度在冷季比暖季大,而它的冰水路径和粒子有效直径在春季和秋季更大。由于受到入射太阳辐射、冰云发生频率和物理特性的影响,冰云在大气层顶处产生的净加热效应在冷季比暖季更加强烈,其月平均值变化范围为8～15 W/m~2。在整个研究期间,冰云对地-气系统产生了约11 W/m~2的净加热作用。就大气加热率而言,短波云辐射加热率随高度的增加由负变正,而长波云辐射加热率由正变负。此外,云层内部的短波加热效应在暖季更强,而云层上方的长波冷却效应在冷季更强;净云辐射加热率随高度和时间的变化与长波云辐射加热率相似,表明长波辐射占主导地位。（3）本文利用地基云雷达数据,在准确分离单层水云、单层冰云和双层云并考虑其日变化的基础上,联合Fu-Liou辐射传输模式研究了SACOL站上空三种不同类型云的辐射强迫以及对总的云辐射强迫的贡献。结果表明:SACOL站上空冰云最为丰富,其中单层冰云、单层水云和双层云的发生频率分别为29.1%、3.3%和8.3%。单层冰云在冷季出现得更加频繁,而单层水云和双层云在暖季出现得更加频繁。三种不同类型云对大气层顶处总的短波云辐射强迫均有显著的贡献,其中单层冰云、双层云和单层水云的年贡献率分别为43%、40%和17%;对于长波而言,单层冰云的辐射加热效应占主导地位,它对大气层顶处的长波云辐射强迫的贡献能够达到70%。联合短波和长波辐射效应,单层水云和双层云对地-气系统产生了8.5 W/m~2的净辐射冷却效应,它们的年贡献率分别为26%和27%;而单层冰云产生了7.4 W/m~2的净辐射加热效应,其年贡献率为47%。（4）在SACOL站冰云物理特性与辐射效应研究的基础上,为了在更大尺度范围上进行相关研究,本文利用2012年1月～2016年12月ISCCP云特性观测资料,联合SBDART辐射传输模式计算了全球中低纬度地区对流层上层卷云的辐射强迫。大尺度范围上卷云日变化对辐射强迫的影响表明:如果模式中不考虑卷云物理特性的日变化,在大陆地区和大部分海洋区域,卷云的短波冷却效应和长波增暖效应将会被高估0～25 W/m~2。其中,由于忽略卷云日变化造成的净云辐射强迫的最大绝对偏差出现在热带深对流区,超过了4 W/m~2。因此,在考虑卷云日变化的基础上,我们准确地模拟了全球中低纬度地区对流层上层卷云的辐射强迫,结果呈现出显著的空间分布差异:在热带深对流区,卷云的辐射强迫超过了5 W/m~2,产生了净的辐射加热作用;而在中纬度海洋地区,卷云的辐射强迫为负值,其量级小于2 W/m~2,对地-气系统产生了净冷却作用。此外,在整个研究期间,全球中低纬度地区的短波和长波云辐射强迫分别为-3.3和5.2W/m~2,因此卷云对地-气系统造成了1.9 W/m~2的净增暖效应。