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积云夹卷过程是否总是使对流上升运动减速？

夹卷；云动力；浮力选择；加速选择

主题2 大气物理、化学、环境 > 专题2.13 云物理、气溶胶-云相互作用与极端降水事件

积云夹卷过程是影响积云发展的重要动力学过程。有关夹卷过程的参数化方案是数值模式中对流模拟不确定性重要的误差来源之一。本研究通过拉格朗日粒子方法理解海洋性浅积云中的夹卷过程，并检验对流参数化方案中的相关假设。通过粒子轨迹分析和总体收支方法对积云垂直动量的分析均表明，夹卷对动量的整体效应是加速云体上升气流，而非产生拖曳作用。沿轨迹追踪发现，卷入气块的平均垂直速度大于卷出气块，这与基于质量通量的云模型中的传统假设相矛盾。这一发现表明需谨慎处理云边界环境区域的动力学特征。通过探究卷入与卷出轨迹的浮力特征，发现无论采用何种云体定义方式，广泛接受的"浮力选择"假说均无法准确描述这两个过程。实际上，云边缘混合气块被卷入或卷出云的可能性取决于其垂直加速度：云边界处垂直加速的气块更易被卷入，而垂直减速的气块则更易卷出，由此提出积云夹卷的"加速度选择"机制。对卷入与卷出轨迹的垂直动量收支分解表明，主导加速度选择过程的是气压梯度力造成的加速度（尤其是与流场结构相关的动力气压加速度）和有效浮力，而非单纯浮力作用。研究结果表明，云边界热泡的流场结构可能是导致卷入/卷出过程中加速度选择现象的潜在机制。该研究为理解积云夹卷物理机制提供了新的视角，凸显了对流精细结构的重要性。