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华南一次混合相降水云的微物理垂直结构与过程诊断

积层混合云；机载观测；云微物理；融化破碎；垂直结构；华南地区

主题2 大气物理、化学、环境 > 专题2.14 人工影响天气

为保障第十五届全国运动会闭幕式顺利开展，广东省人工影响天气中心和深圳市气象局于2025年11月4-18日开展了多次穿云探测。本文利用11月18日一次在茂名地区开展的典型积层混合云过程的机载观测数据，旨在揭示该区域云系的微物理垂直结构、相态演变及降水形成机制。基于云滴谱仪（CDP，2-50 μm）、云成像探头（CIP，25-1550 μm）、降水成像探头（ZBL，100-6200 μm）数据）及高精度温压湿数据，将多探头谱数据无缝拼接，获得从微小云滴到大降水粒子的完整宽谱分布。结合飞行轨迹（上升、平飞、下降三个阶段）和垂直廓线（百米平均），以温度场为坐标，系统分析液态水含量（LWC）、数浓度（N）、有效直径（ED）及总水含量（ZBL）的演变特征。研究表明：（1）上升阶段，入云瞬间CDP-N从0.84突增至1.72个/cm³，清晰定义云底；云滴先响应水汽（ED增至49μm），大滴随后缓慢增加（CIP-N从12.6增至17.8个/cm³），呈现典型云滴活化与碰并启动的时差特征。（2）平飞阶段（5100 m，-4.8℃），过冷水充沛，飞机结冰厚度>4 cm。CDP-N整体偏低（<2.5个/cm³），CIP-N高达39.8个/cm³，证明大冰晶/大滴占主导；16:40后CDP与CIP同步下降，结合ED略有上升，推断为冰晶聚合长大。（3）下降阶段（4700-2700 m），CIP-N在17:12飙升至57.73个/cm³峰值，而ED急剧下降，LWC短暂反弹后减少，ZBL与LWC趋势一致，证实了冰晶聚合体穿越融化层（-5℃至-3℃）时发生融化破碎，产生大量小冰晶碎片并迅速融化为液滴。（4）垂直廓线显示：3200 m为液态水累积区（ZBL增加，LWC极低）；4100 m以上ED从<2 μm急剧增加，进入碰并准备区；4400 m（-0.65℃）为过冷水峰值层（LWC最大），随后冰晶化导致LWC与ED下降；4800 m液态水耗尽，大冰晶主导（ED反增）；5100 m为播撒作业层，ZBL反弹而光学探头未响应，揭示冰晶形态对探测效率的影响。本文完整呈现了华南地区积层混合云从暖云（液态水）-零度层相变-混合相-冰晶主导的垂直演变过程，捕捉了冰晶融化破碎的关键证据，并揭示了不同探头对相态和尺度的响应差异。研究结果为校验卫星反演算法、改进区域数值模式云参数化方案提供了宝贵的观测依据，同时强调了多探头联合分析在复杂云系研究中的必要性。