Celem pracy doktorskiej było opisanie procesów fizycznych związanych z wciąganiem suchego powietrza z otoczenia do wnętrza chmury i zachodzącego w konsekwencji procesu mieszania turbulencyjnego. Główny nacisk został położony na opis wpływu mieszania na właściwości termodynamiczne i mikrofizyczne chmur. Opis ten został następnie wykorzystany do stworzenia parametryzacji procesów mieszania podskalowego w modelach numerycznych, które służą do symulacji chmur płytkiej konwekcji. Wciąganie powietrza z otoczenia i mieszanie turbulencyjne są typowymi zjawiskami dla chmur warstwy granicznej. Procesy te zmieniają właściwości dynamiczne, termodynamiczne i mikrofizyczne chmur. Praca dotyczyła przede wszystkim procesów termodynamicznych i mikrofizycznych. Zmiana właściwości termodynamicznych w chmurze jest związana z parowaniem wody chmurowej, które jest konieczne, aby przywrócić stan nasycenia w mieszaninie powietrza chmurowego i powietrza nienasyconego z otoczenia. W wyniku parowania wody zmieniają się również istotnie właściwości mikrofizyczne chmur. Jeżeli wymieszanie suchego powietrza z chmurowym nastąpi szybko, to wszystkie krople będą parować w takich samych warunkach termodynamicznych i zmieni się rozmiar wszystkich kropel; nie zmieni się natomiast ich liczba. Jeśli natomiast mieszanie będzie przebiegać powoli, to mogą powstać bardzo niejednorodne warunki. W konsekwencji, całkowitemu odparowaniu może ulec tylko część kropel, natomiast inne nie zmienią swoich rozmiarów. Sposób parowania w wyniku turbulencyjnego mieszania określany jest mianem scenariusza mieszania. Scenariusze te opisują zmiany w rozkładzie rozmiarów kropel podczas mieszania. Widmo rozmiarów kropel wpływa na właściwości radiacyjne chmur. Ponieważ właściwości radiacyjne chmur są głównym źródłem niepewności w modelach klimatycznych, dokładny opis procesu mieszania turbulencyjnego jest konieczny, aby poprawić przewidywania zmian klimatycznych na Ziemi.

W pracy został zaprezentowany krótki opis teoretyczny zjawiska mieszania turbulencyjnego i związanego z nim parowania kropel chmurowych. Wprowadzono pojęcie włókien chmurowych, które podczas turbulencyjnego mieszania ulegają rozdrabnianiu. Zostały omówione skale czasowe procesu mieszania i parowania, które w bezpośredni sposób określają scenariusz, według którego następuje
mieszanie. Opis ten posłużył do wprowadzenia parametryzacji procesów podskalowych w modelu LES (z ang. large eddy simulation) z 2-momentowym opisem mikrofizyki, w którym przewidywana jest zarówno zawartości wody chmurowej, jak i koncentracji kropel. Do klasycznego schematu 2-momentowego została dodana zmienna określająca charakterystyczną grubość włókien chmurowych. Umożliwiło to zastąpienie natychmiastowego odparowywania wody chmurowej podczas mieszania chmur z powietrzem z otoczenia, parowaniem stopniowym, w miarę rozdrabniania włókien. Możliwe stało się również diagnozowanie charakterystycznych skal czasowych turbulencyjnego mieszania i parowania kropel, co pozwala na lokalne wyznaczanie scenariusza mieszania.

Nowa parametryzacja została dodana do modelu numerycznego EULGA z 2-momentowym opisem mikrofizyki. Udoskonalony model posłużył do symulacji chmur warstwy granicznej obserwowanych podczas kampanii pomiarowych Barbados Oceanographic and Meteorological Experiment (BOMEX) oraz Intensive Observation Period at Cabauw Tower (IMPACT, która była częścią projektu European Integrated Project on Aerosol Cloud Climate and Air Quality Interactions, EUCAARI). Wyniki symulacji zostały szczegółowo przedyskutowane w pracy doktorskiej.