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对流系统的发生发展和降水的产生是云中热力、动力过程与微物理过程相互作用的结果。云的宏观过程可以影响微物理过程，反过来，云的微物理过程对宏观过程又有一定的反馈作用。深入研究云微物理过程及降水粒子相变潜热对于加深认识对流系统云降水物理过程，全面了解对流系统降水形成机理，是非常重要的。2012年7月21日至22日，北京及其周边地区经历了近61年以来最强的区域性暴雨及洪涝灾害。本文利用MICAPS、布网多普勒雷达、卫星云图、NCEP资料，并结合WRF中尺度数值模式的模拟结果对这次特大暴雨的宏微观特征进行了综合分析。在深入了解此次降水过程的基础上，进一步分析了降水粒子相变潜热和粒子参数对对流云系统结构和强降水的影响。得到如下主要认识: 此次暴雨过程分为冷锋前暖区降水阶段和冷锋降水阶段。暖区降水阶段降水范围广、短时雨强大，具有波动性、持续时间长的特点。观测资料分析显示，北京地区这次特大暴雨是在高低空系统相互配合的条件下产生的。高空急流轴和蒙古大槽缓慢东移并与北抬副高的阻挡相配合是影响北京地区此次暴雨过程的主要天气系统，低空急流为北京地区持续强暴雨提供了充沛而又稳定的水汽输送条件，而不稳定层结结构、高低空温湿条件配置以及地形对东南暖湿气流的强迫抬升也为暴雨的触发和加强提供了非常有利的动力条件。进一步分析表明，此次暴雨系统的回波结构表现为典型的积层混合云结构，并且中尺度云团不断发展、合并加强，导致暴雨系统维持长时间的持续性降水。 数值模拟结果显示，两个降水阶段水汽水平输送层都很深厚。水凝物粒子大都从西、南两个方向流入，而从东、北两个方向流出北京。在暖区降水阶段所有水凝物粒子除冰晶外整体表现为净流入，但是在冷锋降水阶段粒子大体表现为净流出的现象。此次强降水是冷暖云过程相互作用、层云与强对流云共同作用的结果。在整个降水过程中，霰融化是雨水的最大来源，各种水凝物粒子的来源大体相同。在暖区降水阶段，一般降水效率和水凝物降水效率分别为67％和86.3％，而在冷锋降水阶段上述两项分别为44％和74.6％。在冷锋前暖区降水阶段和冷锋降水阶段，对潜热释放贡献最大的都是暖云微物理过程，在冷锋降水阶段冷云过程对热量的贡献相比于暖区降水阶段增加了。在两个降水阶段，吸收热量最多的微物理过程都是霰的融化。 蒸发吸热会使对流系统发展减弱，各层风速变小，各种微物理过程产生量变小，累积降水量显著减少。融化吸热会使得对流系统发展较强的区域发展减弱，各种微物理过程转化量减少，尤其是霰的融化减少，导致强降水的范围减小。冻结放热会加强各种微物理过程转化，导致累积降水量增加。凝华放热对对流系统发展起着非常重要的作用，由于有了高层向上发展的热量来源，中高层风速增加，系统发展会更强烈，各种微物理转化量大大增加，降水量也明显增加。蒸发过程会使得对流系统发展范围变宽，环境场发生变化，各种微物理过程转化量变小。融化过程是此次强降水过程中最主要的微物理过程，如果去掉该过程，降水以暖云降水为主，各种微物理过程转化发生很大变化，并且降水只能是一次小雨过程。冻结、凝华过程去掉之后，各种水凝物粒子可以通过其它方式进行转化，但是由于少了一部分热量，各种微物理过程转化量明显减小。 鉴于霰/雹和雪粒子对对流系统降水过程具有显著的影响，本论文还研究了霰/雹和雪花粒子参数对于对流系统结构和强降水过程的影响。 当霰/雹粒子种类发生改变时，对雷达回波的位置、范围影响不大，但是对强度有一定的影响;对累积降水量分布没有太大影响，但是对强降水区的范围、分布有一定的影响，并且强降水区的个数发生了变化。随着霰/雹粒子密度增大，截距参数变小，霰/雹粒子水平输送高度越低，各个方向霰的流入流出变少。由于下落末速度变大，雨水的主要来源会由霰的融化变成为雪的融化过程。而霰的主要来源中雨水被霰收集所占的比例会大大减小，与雪相关的微物理过程转化量明显增加，与霰相关的微物理过程转化量明显减少。当霰粒子密度增加，截距参数减小时，雨水被霰收集产生的热量占总放热量比例会越来越小，霰融化吸收热量占总吸热量比例也会大大减小，吸收总热量也相对较小。 当雪粒子截距参数发生变化时，对雷达回波的位置、范围影响不大，但是对雷达回波强度有一定的影响，同时会对累积降水量高值区的分布有一些影响。针对于雨水来源，当雪的截距参数增大时，霰/雹粒子融化对雨水的贡献减小，雪花融化的贡献增大。霰的来源中，暖区降水阶段，当雪花截距参数增大时，雨水被霰收集是霰最主要的来源，而当雪花截距参数减小时，雪花被雨水收集是霰最主要的来源。在雪花的来源中，当雪花截距参数增大时，雪花主要来源于水汽凝华为雪花，而当雪花截距参数减小时，雪花则主要由冰晶自动转化而来。当雪的截距参数变大时，水汽凝华为雪花释放热量占总放热比重增加，雪花融化吸收热量占总吸热比重增加，霰融化吸收热量占总吸热比重减小。而当雪的截距参数变小时，则呈现出与上面相反的情况。