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移动型对流云团云粒子有效半径廓线演变及降水形成研究

FY4A/AGRI；云粒子有效半径廓线；云参数反演；降水机制

主题2 大气物理、化学、环境 > 专题2.4 大气垂直结构探测技术和过程研究

受季风影响，我国夏季的对流云团多为移动型，但云团内部不同区域如何“分工协作”产生降水，认识尚不充分。当前主流卫星云参数反演算法大多基于“单层均匀云”假设，将整层云视为均匀介质，忽略了云团内部的结构差异。本研究基于FY-4A/AGRI静止气象卫星中国中东部2018年6-8月观测数据，结合快速辐射传输模式ARMS，构建了云粒子有效半径的双通道反演算法，与MODIS云产品结果对比表明，相关系数达0.91。在此基础上，引入Voronoi空间分割思想和聚类算法，发展了适用于非均匀对流云团的云粒子半径垂直廓线反演方法。

研究结果表明云粒子半径垂直廓线形态随云团发展阶段呈规律性演变，初始阶段表现为近线性增长，发展阶段转变为“先增后减”的多峰结构，成熟阶段进一步演变为“先增后减”的单峰结构。这一廓线形态的演变对应暖云-混合相-冰云过程的建立，可作为表征对流发展的关键指示信号。移动型对流云团中降水的形成并非由单一区域主导，而是多个动力条件不同的区域共同作用完成的。沿云团移动方向，前部、中部和尾部云区在粒子增长过程中呈现出有序的空间组织特征，前部以深厚的暖雨增长为主，中部将粒子增长延伸至更冷温度，尾部则表现为粒子尺度的进一步增大。这一空间组织特征为移动型对流系统“前部输送-中部抬升—尾部汇聚”的降水形成机制提供了定量观测证据。