Page 120 - 《高原气象》2025年第5期
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高     原      气     象                                 44 卷
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             陕西东部地区出现了大范围的层状云， 在系统影响                            生（Rasmussen et al， 1992）。从云顶温度判断， 观测
             期间地面站点未观测到降水， 天气雷达无降水回                             区北部存在局部的冰云和混合相态云， 由于贝吉龙
             波。北方地区冬季降水天气过程常出现类似天气                              效应， 过冷水被消耗， 观测区南部的积冰条件可能
             形势， 西南暖湿气流受到北方地区高压冷垫的阻隔                            要优于北部。为分析飞机航线附近的卫星数据， 使
             作用持续爬升， 形成大范围层状云， 并在冷垫底部                           用反距离加权法对研究区域的卫星数据沿着点 P                       1
             到云顶附近形成显著的过冷水层（闫非等， 2023；                         （34. 4°N， 109. 4°E）和 P（4. 9°N， 110. 0°E）连线进
                                                                                      2
             王晓青等， 2024）。                                       行插值［图 2（c）］， 插值搜索半径设置为 20 km， 插
                  飞行航迹如图 2（c）所示， 观测区域位于陕西关                      值格点的最近邻居数量最大为 9。卫星数据沿 P 和
                                                                                                           1
             中平原东部， 平均海拔为 600 m， 其南部为秦岭山                        P 点连线剖面结果见图3（e）和图3（f）， P -P 中段的
                                                                                                       2
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             脉， 北部为黄土高原， 泾河探空站（57131）位于观                        云顶反照率为 38%~44%， 云顶温度为-17~-12 ℃，
             测区西侧 50 km。08:00 泾河探空数据表明［图 2                      云有效半径为7~12 μm， 光学厚度为40~100。
             （d）］， 探空站上空主要有一层云， 云底位于 810 hPa                    3. 3 飞机观测概况
             （1. 9 km）， 云顶位于 560 hPa（4. 8 km）。云顶温度                  2021 年 12 月 8 日 09:40 -11:02， 研究飞机在陕
             -9 ℃， 云层相态以过冷水云为主， 云顶部存在上暖                         西渭南地区对层状云的积冰条件进行了观测。飞
             下冷的稳定结构， 在 4. 3~4. 5 km 高度有一浅薄的                    机采用下降飞行和水平飞行来对云层的垂直和水
             逆温层。2. 5~4. 3 km 温度露点差小于 1 ℃， 温度
                                                                平结构进行观测。飞机分别在 09:43:55 -10:00:00、
             -11~-5 ℃， 是有利于积冰发生的温度和湿度条件。
                                                                10:11:51 -10:21:19、 10:31:34 -10:38:20和10:54:57 -
             国内外飞机观测表明， 层状云逆温层附近易观测到
                                                                11:00:43 进行了四次入云观测， 飞行航迹和高度变
             过 冷 水 的 峰 值（Fernández-González  et  al，  2014；
                                                                化分别如图 4（a）和图 4（b）所示。首先， 飞机进行了
             Bernstein et al， 2019； 孙 晶 等 ， 2019； 王 泽 林 等 ，
                                                                一次下降飞行（AB 段）， 从 4. 5 km 下降到 2. 5 km，
             2022； 闫非等， 2023）， 因此在接近云顶的逆温层底
                                                                完成了对层状云的垂直结构观测， 之后飞机分别在
             部附近（4. 3 km）， 可能存在过冷水的高值区， 具有
                                                                3. 8 km 高度（CD 段）、 3. 96 km（EF 段）和 4. 05 km
             较好的积冰条件。
                                                               （GH 段）高度进行水平飞行（忽略了 GH 段少量的高
             3. 2 卫星观测特征
                                                                度变化）， 完成三个高度云层的水平结构观测。在
                  气象卫星数据可以反演出一些与飞机积冰相
                                                                完成每个高度层的观测后， 飞机均上升到云顶上部
             关的气象因素， 广泛用于飞机积冰条件的诊断。美
                                                                的干空气中完成热线仪的校准工作。在每次入云
             国航空航天局 LaRC（NASA Langley Research Cen‐
                                                                飞行期间， 飞机机翼均有明显的冰层积聚［图 4
             ter）将基于 GOES 卫星产品研发的云有效半径、 云
                                                               （c）］。云顶部情况见图 4（d）， 水平分布广泛的层状
             顶温度和液态水路径等产品广泛应用于引导研究
                                                                云上部还有少量的卷云， 层状云顶部可观察到大量
             飞机寻找积冰环境， 具有相对暖的云顶（温度>
                                                                不规则的“凸起”和“缝隙”。
             -13 ℃）和相对较高的反照率的云层通常预示着云
             顶 有 较 高 的 LWC（Mecikalski  et  al，  2007）。 Hi‐      4  观测结果与分析
             mawari‐8 卫星获取的云顶温度、 光学厚度、 云有效
             半径和云相态产品可用于识别过冷水云， 当云有效                            4. 1 积冰云层的微物理特征
             半径低于 18 μm 时， 过冷水云主要为液相（Wang et                       （1） 云微物理量垂直分布
             al， 2019）。                                             飞机下降（AB 段）探测了云层微物理量的垂直
                  2021年 12月 8日 10:50的 Himawari-8卫星产品            分布。LWC［图 5（b）］和 CDP-N［图 5（d）］垂直分布
             见图3。由可见光通道（0. 47 μm）反照率可见， 四川                      表明， 云层垂直分布连续， 云顶位于 4. 2 km， 云底
             至陕西中部北存在大范围层状云， 观测区域（红色                            位于为 2. 8 km， 云层厚 1. 4 km。从温度的垂直分
             矩形）云顶较为平整， 局部有块状隆起， 云顶温度                           布［图 5（a）］可见， 在 2. 5~4. 5 km高度， 温度分布于
             主要分布于-20~-10 ℃， 北部局部云顶温度达到                         -11~-4 ℃， 2. 5~2. 7 km 和 4. 1~4. 2 km 高度存在逆
             -40 ℃， 云光学厚度要分布于 30~100， 北部存在大                     温， 在接近云顶的 4. 1~4. 2 km 高度， 温度从-11 ℃
             于 100 的高值区， 云有效半径分布于 5~20 μm， 云                    上升至-6 ℃， LWC 在逆温层底部出现峰值。与 08:
             层主要为液态云滴构成。观测区存在局部的上升                              00 泾河站（57131）的探空数据［图 2（d）］对比表明，
             运动使得云顶出现块状隆起， 这有利于过冷水的产                            飞机观测时云底抬升， 云顶降低， 逆温层同样存在
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