高原气象

作者：王泽林,蔡兆鑫,吴俊辉,周旭

单位：<sup class=\"mag-xml-aff-label-sup added-by-sys\">1.</sup> 中国飞行试验研究院，陕西 西安 710089","<sup class=\"mag-xml-aff-label-sup added-by-sys\">2.</sup> 山西省气象灾害防御技术中心，山西 太原 030032","<sup class=\"mag-xml-aff-label-sup added-by-sys\">3.</sup> 中国气象局人工影响天气中心，北京 100081","<sup class=\"mag-xml-aff-label-sup added-by-sys\">4.</sup> 中国气象局云降水物理与人工影响天气重点开放实验室，北京 100081

关键词：非降水层状云,飞机观测,积冰环境,云微物理特征

基金：民用飞机专项研究项目,国家自然科学基金项目(42175099),中国气象局青年创新团队(CMA2024QN02)

飞机积冰是影响航空飞行安全的重要高影响天气之一， 同时亦是复杂气象条件飞行试验的重要资源。民用运输类飞机在层状云积冰环境中的验证试飞是民机适航取证的重要科目， 加深积冰气象环境云微物理特征的认知可为国产民机适航取证试验提供支撑。为研究西北地区积冰环境的云微物理特征和适航符合性情况， 本文基于2021年12月8日陕西东部地区非降水层状云积冰环境观测试验期间收集的飞机观测数据、 静止气象卫星数据、 ERA5再分析数据及探空数据， 分析了积冰环境的天气背景、 云微物理特征及积冰强度， 并探讨了环境数据的适航符合性。研究结果表明： （1）西南暖湿气流在500 hPa高空槽、 700 hPa切变线和地面冷高压抬升作用下在西北地区东部形成大范围层状云， 云顶部的逆温层有利于过冷水的堆积。（2）观测区层状云分布于2.8~4.2 km高度， 温度分布于-4~-11 ℃， 云顶部存在约100 m厚的逆温层。液态水含量随高度呈增加趋势， 云底部接近0.1 g·m-3， 在云顶的逆温层底部达到最大值0.39 g·m-3。在云层的3.7~4.2 km和3~3.3 km高度区域， 小云滴主要分布于10~15 μm， 大云粒子主要分布于50~75 μm， 液态水含量、 小云滴中值体积直径和小云滴谱宽出现大值区； 3.3~3.7 km高度区域的小云滴主要分布于5~10 μm， 数浓度出现峰值， 中值体积直径出现低值。（3）云层上部不同高度层的粒子平均谱分布趋势较为一致， 50 μm以下的小云滴呈双峰分布， 50 μm以上的大云粒子呈单峰分布， “Khrgian-Mazin”分布能较好的拟合云粒子谱的小云滴段。近云顶部的液态水含量大值区与Himawari-8卫星反演的较高反照率（38%~44%）、 较小的云有效半径（7~12 μm）、 较暖云顶（温度-15 ℃）和光学厚度大值区（40~100）有较好的对应关系， 卫星产品对于单层层状云的积冰环境识别具有一定的指示意义。（4）飞机在三次不同高度的水平飞行观测中主要遭遇了中度积冰， 云中的温度、 小云滴中值体积直径和液态水含量在水平方向上分布稳定， 累积平均液态水含量达到适航标准包线值（-10 ℃）的40%~60%， 所遭遇的积冰环境均处于包线范围内。此次非降水层状云的云微物理特征数据符合适航取证试飞的试验环境需求， 尤其在云顶下部逆温层中具备较为理想的试验环境。

来源：2025年第5期

《高原气象》期刊编辑部

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