Page 126 - 《高原气象》2025年第5期

高 原 气 象 44 卷
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2024）。图 9 展示了飞机在 CD、 EF 和 GH 段水平飞 飞行 42. 09 km， CDP-LWC 分布于 0. 2~0. 4 g·m ，
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行时测量样本与转换后包线的比较结果， 其中 累积平均 CDP-LWC 为 0. 35 g·m 。在三个高度层
0 ℃、 -10 ℃、 -20 ℃和-30 ℃等值线分别表示不同 的飞行中， 云中的温度、 MVD 和 LWC 波动较小，
温度条线下的 LWC包线。在 CD 段， 大气温度平均 温度在-9~-11 ℃ ， MVD 接近 15 μm， 累积平均

为-9. 1 ℃， 飞机在云中飞行 58. 98 km， 飞机测量 LWC 达到 LWC 包线值（-10 ℃）的 40%~60%， 所遭
的 CDP-LWC 为 0. 15~0. 3 g·m ， 累 积 平 均 CDP- 遇的积冰环境均处于附录C包线范围内。三个高度
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LWC 为 0. 25 g·m 。在 EF 段 ， 大 气 温 度 平 均 为 层的温度、 LWC 和 MVD 的分布特征及相应飞机非
-10. 3 ℃， 飞机在云中飞行48. 64 km， CDP-LWC在 防护部位积冰厚度表明， 此次非降水层状云的积冰
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0. 2~0. 4 g·m ， 累积平均 CDP-LWC 为 0. 3 g·m 。 环境符合适航取证试飞的试验环境需求， 尤其在云
在 GH 段， 大气温度平均为-10. 9 ℃， 飞机在云中 顶下部逆温层中具备较为理想的试验环境。

图9 CD段（a）、 EF段（b）和GH段（c）测量的液态水含量与基于距离的防除冰设计包线的比较
Fig. 9 Comparison between the LWC measured in flight legs CD （a）， EF （b）and GH （c）
and the distance-based anti-icing design envelope

5 结论 的小云滴主要分布于 5~10 μm， 谱宽减小至 22 μm，
CDP-N 出现峰值， CDP-MVD 出现低值； 2. 8~3 km
利用 2021 年 12 月 8 日陕西东部地区的积冰环
的小云滴谱宽随高度降低迅速减小， 峰值浓度位于
境机载观测数据， 结合 ERA5 再分析、 探空和卫星
5~10 μm。大云粒子谱宽稳定在 200 μm 左右， 粒径
数据， 研究了非降水层状云积冰环境的天气背景、
为 50~75 μm 粒子在 3. 6~4. 2 km 和 3. 1~3. 2 km 高
云微物理特征和积冰强度。主要结论如下：
度出现峰值， 这两处高度与 LWC、 CDP-MVD 和
（1） 500 hPa 西风槽、 700 hPa 切变线、 地面华
CDP 粒子谱宽的大值区较好对应。大云粒子的浓
北冷高压和西南低压倒槽共同作用下， 陕西东部地
度峰值可能是小粒径冰晶造成， 3. 7~4. 2 km高度的
区形成了大范围的层状云。700 hPa 切变线前部的
冰晶粒子主要通过贝吉龙过程和淞附机制生长，
西南暖湿气流提供了一定的水汽输送条件， 高空
3. 1~3. 2 km 高度的冰晶粒子主要通过淞附机制生
槽、 切变线和地面高压的动力抬升促进了过冷水的
长。小粒径冰晶粒子的浓度较小云滴少 4~5个数量
生成。同机载观测资料对比发现， 基于气球探空资
级， 积冰云层主要由过冷小云滴构成。
料对逆温层的识别可用于判断单层非降水层状云
（3） 飞机水平观测表明： 云层上部不同高度层
的过冷水峰值区分布。
（2） 飞机垂直观测表明： 层状云分布于 2. 8~ 的粒子谱分布趋势较为一致， 50 μm 以下的小云滴
4. 2 km， 垂直方向分布连续， 云层中无降水， 大气 呈双峰分布， 50 μm 以上的大云粒子呈单峰分布。
温度分布于-4~-11 ℃， 云顶存在约100 m厚的逆温 小云滴主要集中在 4~20 μm， 大云粒子主要集中在
层， 温度从-11 ℃上升至-6 ℃。LWC 随高度呈增 50~125 μm， “Khrgian-Mazin”分布能较好的拟合云
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加趋势， 云底部接近 0. 1 g·m ， 在云顶的逆温层底 粒子谱的小云滴段。飞机在近云顶部观测的 LWC
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部达到最大值0. 39 g·m 。3. 7~4. 2 km和3~3. 3 km 大 值 区 与 Himawari-8 卫 星 反 演 的 较 高 反 照 率
高度的小云滴主要分布于10~15 μm， CDP粒子谱宽 （38%~44%）、 较小的云有效半径（7~12 μm）、 较暖
接近35 μm， CDP-MVD出现峰值； 3. 3~3. 7 km高度 云顶（温度>-15 ℃）和光学厚度大值区（40~100）有