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基于飞机观测对中国东部CCN活化特征的研究：垂直分布、粒径分布和机器学习定量分析

飞机观测；CCN活化特征,；机器学习

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

云凝结核（CCN）是影响云滴形成及云微物理过程的关键因子。本研究基于机载观测数据，在不同气溶胶垂直结构（Decrease、Increase、Stable）及过饱和度（SS）条件下，结合GAM与SHAP方法分析CCN数浓度（NCCN）的影响机制。NCCN近地面可达10³ cm⁻³，并随高度总体递减；不同SS下CCN活化率随高度呈现“先增—后减—再增”的变化趋势，并在约4000 m处出现低于低值（SS≤0.6时为3%~8%，SS>0.6时为21%和35%），同时SS≥0.8情形下整体活化率更高。CCN谱呈单峰分布，SS=0.2时峰值粒径约为2 μm，随SS升高至1.0增大至约5 μm。不同气溶胶垂直结构下CCN谱形态相似，但小粒径气溶胶浓度（SA）较高时对应更高的峰值浓度。云外温度（T）和SA与NCCN呈显著正相关，且Stable条件下整体相关性弱于Increase和Decrease。云内T仍为正相关，而SA相关性减弱并出现负相关，Ni、Nc、LWC和IWC均与NCCN呈负相关。不同情形下T（11%–56%）、SA（9%–45%）、相对湿度（RH，7%–40%）及风速（WS，3%–27%）为主导因子，Increase情形下T的主导性有所下降。其中，T在Decrease和Increase条件下主要表现为正贡献，在Stable条件下多为负贡献；SA整体表现为正贡献。此外，T和SA的Shap贡献总体随因子值增加而增加，在高值区间呈正贡献；RH在云外约60%及云内约80%附近存在拐点，表现出显著的非线性影响。