降雪预报长期以来是数值天气模式中的关键难点，核心问题在于现有模式对云中冰相粒子微物理过程的表征不够准确，尤其在粒子形状、大小和质量演变方面，这严重制约了降雪的模拟效果。凝华增长作为雪晶生长的主导机制之一，在决定粒子形状和尺度分布方面起着重要作用。为改善当前模式在冰相微物理过程描述方面的瓶颈，亟需针对雪晶凝华过程开展研究，发展考虑形状演化能力的参数化方案。
雪晶粒子的形状（如针状、片状、柱状、树枝状、扇状和星状）主要由云层的温度、和过饱和度决定（Nakaya, 1954）。目前雪晶凝华增长的参数化通常基于静电类比理论，雪晶电容值被用来量化其几何形状对水汽扩散效率的影响，从而计算雪晶的凝华及蒸发速率（Field, 2006）。然而水汽扩散的拉普拉斯方程只对简单几何体的电容具有解析解。雪晶尤其是枝状雪晶的复杂几何形状及边界条件，难以得到准确解析解，因此大多采用凝华密度对雪晶进行简单的近似处理（Chen  and Lamb, 1994）。与此同时，电容的方法也存在一定的问题，其并未考虑晶体表面的复杂的分子附着动力学过程（Libbrecht, 2005），理论计算结果与实际观测在某些条件下存在一定的误差。
目前，本研究在前人工作的基础上，考虑雪晶表面分子附着动力学特征与几何特征，构建了用于描述单个雪晶粒子凝华增长的模型。该模型基于包含水汽扩散与晶体表面过程的经验公式，对雪晶的几何因子定量描述，以此表征雪晶的形状。目前初步的模拟结果与Takahashi et al（1988; 1991; 2014）的观测对比，该方法能够较为准确地再现在枝状温度区间范围内，相对冰面过饱和度较高时星状雪晶的质量增长变化及典型几何尺度大小。并且该方案考虑了热扩散效应、分子动力学效应、与下落末速度有关的通风因子等多方面较为全面的物理过程。
后续将进一步将该模型推广至群粒子尺度，最终将模型嵌入三参数云微物理参数化方案（Zhang et al., 2022）中，以提升其对冰相粒子谱结构演变及降雪过程的模拟能力。