我國(guó)不同區(qū)域云宏微觀物理量分布特征及影響因素探究一、引言1.1研究背景與意義云，作為地球大氣中最為常見(jiàn)且復(fù)雜的自然現(xiàn)象之一，在地球氣候系統(tǒng)和生態(tài)環(huán)境中發(fā)揮著舉足輕重的作用。云的存在對(duì)地球的能量收支平衡有著深刻影響，它宛如一把雙刃劍。一方面，云能夠反射太陽(yáng)輻射，將大量的太陽(yáng)能量反射回宇宙空間，從而降低地球表面所接收的太陽(yáng)輻射量，起到冷卻地球的作用，就像一把巨大的遮陽(yáng)傘，在炎熱的夏日阻擋陽(yáng)光的炙烤。另一方面，云又能吸收地球表面發(fā)出的長(zhǎng)波輻射，并將部分能量重新輻射回地球表面，產(chǎn)生溫室效應(yīng)，類(lèi)似于溫室大棚中的薄膜，在夜間保持地面的溫暖。云在全球水循環(huán)中扮演著關(guān)鍵角色，是降水的重要前提條件。云通過(guò)水汽的凝結(jié)和凝華過(guò)程，將氣態(tài)水轉(zhuǎn)化為液態(tài)水或固態(tài)水，當(dāng)云中的水滴或冰晶增長(zhǎng)到一定程度時(shí)，便會(huì)形成降水，如雨、雪、雹等，為地球表面的生物提供不可或缺的水資源。在氣象研究領(lǐng)域，深入了解云的宏微觀物理量分布特征具有極其重要的價(jià)值。云的宏觀物理量，如云量、云高、云厚等，直觀地反映了云在空間中的分布和幾何形態(tài)，是氣象學(xué)家分析天氣系統(tǒng)和氣候變化的重要依據(jù)。例如，云量的多少直接影響著太陽(yáng)輻射到達(dá)地面的強(qiáng)度，進(jìn)而影響氣溫和大氣環(huán)流；云高和云厚則與降水的形成和強(qiáng)度密切相關(guān)，深厚的云層往往更容易產(chǎn)生強(qiáng)降水。云的微觀物理量，包括云滴濃度、云滴譜分布、冰晶濃度、冰晶形狀等，決定了云內(nèi)的微物理過(guò)程和降水機(jī)制。這些微觀物理量的變化會(huì)影響云的光學(xué)性質(zhì)、輻射特性以及降水的形成和發(fā)展，對(duì)天氣預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性有著至關(guān)重要的影響。準(zhǔn)確掌握云宏微觀物理量分布特征，能夠極大地提高氣象模型對(duì)云的模擬能力，從而提升天氣預(yù)報(bào)的精度和可靠性。在數(shù)值天氣預(yù)報(bào)模型中，云的參數(shù)化方案是模擬云的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，而云宏微觀物理量的準(zhǔn)確輸入是優(yōu)化參數(shù)化方案的基礎(chǔ)。通過(guò)對(duì)云宏微觀物理量的深入研究，可以改進(jìn)模型中云的參數(shù)化方案，使其更準(zhǔn)確地模擬云的形成、發(fā)展和演變過(guò)程，從而提高天氣預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性，為人們的生產(chǎn)生活提供更可靠的氣象服務(wù)。不同區(qū)域由于地理位置、地形地貌、大氣環(huán)流等因素的差異，云宏微觀物理量分布特征也呈現(xiàn)出顯著的不同。例如，在沿海地區(qū)，由于海洋的調(diào)節(jié)作用，水汽充足，云量相對(duì)較多，且云的類(lèi)型以層云、積云等為主；而在內(nèi)陸干旱地區(qū)，水汽匱乏，云量較少，云的高度相對(duì)較高。在山區(qū)，地形的起伏會(huì)導(dǎo)致氣流的上升和下沉，從而影響云的形成和分布，山區(qū)的云往往具有更復(fù)雜的垂直結(jié)構(gòu)和微物理特征。研究我國(guó)不同區(qū)域云宏微觀物理量分布特征，對(duì)于深入理解我國(guó)復(fù)雜多樣的氣候特征和天氣變化規(guī)律具有重要意義。我國(guó)地域遼闊，跨越多個(gè)氣候帶，地形復(fù)雜多樣，從東部的平原到西部的高原，從南部的熱帶到北部的寒溫帶，不同區(qū)域的氣候和地理?xiàng)l件差異巨大。通過(guò)對(duì)不同區(qū)域云宏微觀物理量分布特征的研究，可以揭示云與氣候、地形等因素之間的相互關(guān)系，為我國(guó)氣候研究和氣象服務(wù)提供有力的支持。這一研究成果也能為人工影響天氣作業(yè)提供科學(xué)依據(jù)，提高人工增雨、防雹等作業(yè)的效果。在干旱地區(qū)，通過(guò)了解云的微觀物理特征，可以選擇合適的時(shí)機(jī)和地點(diǎn)進(jìn)行人工增雨作業(yè)，增加降水量，緩解干旱狀況；在雹災(zāi)頻發(fā)地區(qū)，通過(guò)掌握云的宏觀物理特征，可以提前預(yù)測(cè)冰雹的形成，采取有效的防雹措施，減少雹災(zāi)損失。1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀在云宏微觀物理量研究領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)外學(xué)者已開(kāi)展了大量富有成效的研究工作，取得了一系列重要成果。國(guó)外方面，眾多學(xué)者利用先進(jìn)的衛(wèi)星遙感技術(shù)、飛機(jī)探測(cè)以及地面觀測(cè)設(shè)備，對(duì)云的宏微觀物理量進(jìn)行了深入研究。例如，通過(guò)衛(wèi)星搭載的高分辨率傳感器，能夠獲取全球范圍內(nèi)云的宏觀特征，如美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）的Terra和Aqua衛(wèi)星上的中分辨率成像光譜儀（MODIS），可以精確測(cè)量云量、云頂高度、云光學(xué)厚度等宏觀物理量，為全球云的宏觀分布研究提供了豐富的數(shù)據(jù)支持。飛機(jī)探測(cè)則能夠直接獲取云內(nèi)的微觀物理信息，包括云滴濃度、云滴譜分布、冰晶濃度等。研究人員利用飛機(jī)攜帶的粒子測(cè)量系統(tǒng)（PMS）等儀器，對(duì)不同類(lèi)型云的微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行了細(xì)致探測(cè)，揭示了云內(nèi)微物理過(guò)程的復(fù)雜性。在云的輻射特性研究方面，國(guó)外學(xué)者通過(guò)理論模型和實(shí)驗(yàn)測(cè)量，深入分析了云對(duì)太陽(yáng)輻射和地球長(zhǎng)波輻射的吸收、散射和發(fā)射過(guò)程，為理解云在地球能量平衡中的作用提供了重要理論基礎(chǔ)。國(guó)內(nèi)在云宏微觀物理量研究方面也取得了顯著進(jìn)展。眾多科研團(tuán)隊(duì)針對(duì)我國(guó)不同區(qū)域的云特性開(kāi)展了大量研究。例如，在青藏高原地區(qū)，由于其獨(dú)特的地形和氣候條件，云的形成和演變機(jī)制與其他地區(qū)存在顯著差異。研究人員利用地面觀測(cè)站、衛(wèi)星遙感以及數(shù)值模擬等手段，對(duì)青藏高原云的宏微觀物理特征進(jìn)行了深入研究，發(fā)現(xiàn)該地區(qū)云的高度、厚度和云滴濃度等物理量與周邊地區(qū)存在明顯不同，并且云的變化對(duì)高原地區(qū)的能量平衡和氣候系統(tǒng)有著重要影響。在我國(guó)東部沿海地區(qū)，研究人員通過(guò)對(duì)該地區(qū)云的長(zhǎng)期觀測(cè)，分析了云宏微觀物理量與海洋水汽輸送、大氣環(huán)流等因素之間的關(guān)系，揭示了沿海地區(qū)云的形成和發(fā)展受海洋環(huán)境影響的獨(dú)特規(guī)律。針對(duì)人工影響天氣作業(yè)需求，國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)降水云系的宏微觀物理特征進(jìn)行了重點(diǎn)研究，為人工增雨、防雹等作業(yè)提供了科學(xué)依據(jù)。例如，通過(guò)對(duì)層狀云、積雨云等降水云系的微觀物理結(jié)構(gòu)研究，確定了適合人工催化的云條件和作業(yè)時(shí)機(jī)，提高了人工影響天氣作業(yè)的效果。盡管?chē)?guó)內(nèi)外在云宏微觀物理量研究方面已取得豐碩成果，但當(dāng)前研究仍存在一些不足之處和空白領(lǐng)域。在云的微觀物理過(guò)程研究方面，雖然已經(jīng)取得了一定進(jìn)展，但云內(nèi)復(fù)雜的微物理過(guò)程，如冰晶的形成、增長(zhǎng)和轉(zhuǎn)化機(jī)制，云滴的碰并、凝結(jié)和蒸發(fā)過(guò)程等，尚未完全明確。這些微觀物理過(guò)程涉及到多種物理和化學(xué)因素的相互作用，目前的研究還難以全面準(zhǔn)確地描述和解釋。不同類(lèi)型云之間的相互轉(zhuǎn)化機(jī)制研究相對(duì)薄弱。在實(shí)際大氣中，云的類(lèi)型會(huì)隨著天氣條件和大氣環(huán)境的變化而發(fā)生轉(zhuǎn)變，例如積云可能發(fā)展為積雨云，層云可能演變?yōu)楦邔釉频?。然而，?duì)于這種云類(lèi)型轉(zhuǎn)化過(guò)程中的宏微觀物理量變化以及觸發(fā)機(jī)制，目前的研究還不夠深入，缺乏系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)。在云宏微觀物理量與氣候變化的相互關(guān)系研究方面，雖然已經(jīng)認(rèn)識(shí)到云在氣候變化中起著重要作用，但云對(duì)氣候變化的響應(yīng)機(jī)制以及云反饋?zhàn)饔玫牧炕u(píng)估仍存在較大不確定性。氣候變化可能導(dǎo)致云的宏觀分布和微觀物理結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，進(jìn)而影響地球的能量平衡和氣候系統(tǒng)，但目前對(duì)于這種相互作用的具體過(guò)程和影響程度還難以準(zhǔn)確預(yù)測(cè)。在我國(guó)一些特殊區(qū)域，如西南喀斯特地區(qū)、東北森林地區(qū)等，由于地理環(huán)境和氣候條件的特殊性，云宏微觀物理量分布特征的研究相對(duì)較少，存在一定的研究空白。這些地區(qū)的云特性可能與其他地區(qū)存在差異，深入研究這些區(qū)域的云宏微觀物理量分布特征，對(duì)于全面了解我國(guó)云的分布規(guī)律和氣候變化具有重要意義。1.3研究目標(biāo)與內(nèi)容本研究旨在全面、系統(tǒng)地揭示我國(guó)不同區(qū)域云宏微觀物理量的分布特征，深入探究其形成機(jī)制和影響因素，為氣象科學(xué)研究、氣候預(yù)測(cè)以及人工影響天氣作業(yè)提供堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)和科學(xué)依據(jù)。具體研究?jī)?nèi)容如下：云宏微觀物理量的觀測(cè)與數(shù)據(jù)收集：廣泛收集我國(guó)不同區(qū)域的云宏微觀物理量觀測(cè)數(shù)據(jù)，包括衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)、飛機(jī)探測(cè)數(shù)據(jù)、地面觀測(cè)站數(shù)據(jù)等。例如，利用風(fēng)云系列衛(wèi)星獲取云的宏觀特征，如衛(wèi)星搭載的多通道掃描輻射計(jì)，可測(cè)量云量、云頂高度、云光學(xué)厚度等；通過(guò)飛機(jī)攜帶的先進(jìn)粒子測(cè)量?jī)x器，獲取云內(nèi)的微觀物理信息，如美國(guó)的粒子測(cè)量系統(tǒng)（PMS），能夠精確測(cè)量云滴濃度、云滴譜分布、冰晶濃度等；借助地面的毫米波云雷達(dá)、激光雷達(dá)等設(shè)備，對(duì)云的垂直結(jié)構(gòu)和微觀物理特性進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測(cè)。對(duì)收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)量控制和預(yù)處理，確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性。這包括去除異常值、填補(bǔ)缺失值、校準(zhǔn)儀器誤差等操作，以保證后續(xù)分析結(jié)果的科學(xué)性。不同區(qū)域云宏觀物理量分布特征分析：深入分析我國(guó)不同區(qū)域云量、云高、云厚等宏觀物理量的空間分布特征。通過(guò)繪制云量分布圖，清晰展示我國(guó)東部、中部、西部等不同區(qū)域云量的差異，如東部沿海地區(qū)云量較多，而西部干旱地區(qū)云量較少；研究云高和云厚在不同地形和氣候條件下的變化規(guī)律，例如在青藏高原地區(qū)，由于海拔高，云底高度相對(duì)較高，云厚也較大。探討云宏觀物理量的季節(jié)變化特征，分析不同季節(jié)云的形態(tài)和分布差異。以東北地區(qū)為例，冬季受冷空氣影響，云量較少且云高較低，多為層云；夏季受暖濕氣流影響，云量增多，云高升高，常出現(xiàn)積雨云等對(duì)流云。不同區(qū)域云微觀物理量分布特征分析：詳細(xì)研究我國(guó)不同區(qū)域云滴濃度、云滴譜分布、冰晶濃度、冰晶形狀等微觀物理量的分布特征。利用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法，分析不同區(qū)域云滴濃度的平均值、標(biāo)準(zhǔn)差等統(tǒng)計(jì)參數(shù)，揭示其空間分布規(guī)律；通過(guò)對(duì)云滴譜分布的擬合，研究云滴大小的分布情況，如在南方濕潤(rùn)地區(qū)，云滴譜較寬，大云滴和小云滴都較多，而在北方干旱地區(qū)，云滴譜較窄，小云滴占主導(dǎo)。探究云微觀物理量與云宏觀物理量之間的相互關(guān)系。例如，研究云滴濃度與云量、云厚之間的關(guān)聯(lián)，發(fā)現(xiàn)云量和云厚較大的區(qū)域，云滴濃度往往也較高；分析冰晶濃度與云高、云溫之間的關(guān)系，揭示云微觀物理過(guò)程與宏觀特征之間的內(nèi)在聯(lián)系。影響云宏微觀物理量分布的因素分析：綜合考慮地理位置、地形地貌、大氣環(huán)流、水汽條件等因素，深入分析它們對(duì)云宏微觀物理量分布的影響。在地形影響方面，山脈的阻擋和抬升作用會(huì)導(dǎo)致氣流上升，從而促進(jìn)云的形成和發(fā)展，如喜馬拉雅山脈南坡，由于地形的抬升，云量豐富，云的垂直結(jié)構(gòu)復(fù)雜；在大氣環(huán)流影響方面，不同的環(huán)流形勢(shì)會(huì)帶來(lái)不同的水汽輸送和溫度條件，進(jìn)而影響云的分布，如在西風(fēng)帶控制下的地區(qū)，云的移動(dòng)和演變受西風(fēng)氣流的影響較大。利用數(shù)值模擬方法，進(jìn)一步研究各因素對(duì)云宏微觀物理量分布的影響機(jī)制。通過(guò)建立云的數(shù)值模型，如WeatherResearchandForecasting（WRF）模式中包含的云微物理參數(shù)化方案，模擬不同條件下云的形成、發(fā)展和演變過(guò)程，定量分析各因素對(duì)云宏微觀物理量的影響程度，深入揭示云宏微觀物理量分布的內(nèi)在機(jī)制。1.4研究方法與技術(shù)路線為全面、深入地研究我國(guó)不同區(qū)域云宏微觀物理量分布特征，本研究綜合運(yùn)用多種研究方法，充分發(fā)揮各方法的優(yōu)勢(shì)，以獲取準(zhǔn)確、全面的數(shù)據(jù)和深入的研究結(jié)論。衛(wèi)星遙感：利用我國(guó)自主研發(fā)的風(fēng)云系列衛(wèi)星以及國(guó)際上其他先進(jìn)的氣象衛(wèi)星，如美國(guó)的Terra和Aqua衛(wèi)星等，獲取云的宏觀物理量數(shù)據(jù)。風(fēng)云衛(wèi)星搭載了多種先進(jìn)的傳感器，如多通道掃描輻射計(jì)，能夠?qū)υ频亩喾N宏觀特征進(jìn)行精確測(cè)量。通過(guò)這些傳感器，可獲取云量信息，清晰展示云在不同區(qū)域的覆蓋范圍；精確測(cè)量云頂高度，了解云在垂直方向上的位置；準(zhǔn)確計(jì)算云光學(xué)厚度，為研究云對(duì)太陽(yáng)輻射的影響提供關(guān)鍵數(shù)據(jù)。衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)具有覆蓋范圍廣、時(shí)間分辨率高的特點(diǎn)，能夠提供全球或大范圍區(qū)域的云信息，為研究云的宏觀分布規(guī)律提供了有力支持。通過(guò)對(duì)長(zhǎng)時(shí)間序列的衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可以揭示云量、云頂高度等宏觀物理量的長(zhǎng)期變化趨勢(shì)，以及它們?cè)诓煌竟?jié)、不同年份的變化特征。地面觀測(cè)：在我國(guó)不同區(qū)域建立多個(gè)地面觀測(cè)站，配備毫米波云雷達(dá)、激光雷達(dá)、微波輻射計(jì)等先進(jìn)的觀測(cè)設(shè)備，對(duì)云的垂直結(jié)構(gòu)和微觀物理特性進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測(cè)。毫米波云雷達(dá)具有高靈敏度和高時(shí)空分辨率的特點(diǎn)，能夠探測(cè)云的反射率因子、徑向速度等參數(shù)，從而獲取云的垂直結(jié)構(gòu)信息，如云層的厚度、層數(shù)以及云內(nèi)的氣流運(yùn)動(dòng)情況。激光雷達(dá)則可以精確測(cè)量云滴的大小和濃度，為研究云的微觀物理結(jié)構(gòu)提供重要數(shù)據(jù)。微波輻射計(jì)能夠測(cè)量云的亮度溫度，反演云的液態(tài)水含量等物理量。地面觀測(cè)站的數(shù)據(jù)可以對(duì)衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證和補(bǔ)充，提高研究結(jié)果的準(zhǔn)確性。通過(guò)地面觀測(cè)站的長(zhǎng)期連續(xù)觀測(cè)，可以獲取云在特定區(qū)域的詳細(xì)信息，包括云的垂直結(jié)構(gòu)在不同天氣條件下的變化、云微觀物理量的日變化和季節(jié)變化等，這些信息對(duì)于深入理解云的形成和演變機(jī)制具有重要意義。飛機(jī)探測(cè)：利用專(zhuān)業(yè)的氣象探測(cè)飛機(jī)，攜帶先進(jìn)的粒子測(cè)量?jī)x器，如美國(guó)的粒子測(cè)量系統(tǒng)（PMS）等，對(duì)云內(nèi)的微觀物理量進(jìn)行直接探測(cè)。PMS儀器能夠精確測(cè)量云滴濃度、云滴譜分布、冰晶濃度、冰晶形狀等微觀物理信息。通過(guò)飛機(jī)在不同高度和位置對(duì)云進(jìn)行探測(cè)，可以獲取云內(nèi)微觀物理量的三維分布特征。飛機(jī)探測(cè)可以彌補(bǔ)衛(wèi)星遙感和地面觀測(cè)在獲取云內(nèi)微觀信息方面的不足，為研究云的微物理過(guò)程提供直接的數(shù)據(jù)支持。例如，通過(guò)飛機(jī)探測(cè)可以深入了解云滴的碰并、凝結(jié)和蒸發(fā)過(guò)程，以及冰晶的形成、增長(zhǎng)和轉(zhuǎn)化機(jī)制，這些微觀物理過(guò)程對(duì)于理解云的降水機(jī)制和云在氣候系統(tǒng)中的作用至關(guān)重要。數(shù)值模擬：運(yùn)用先進(jìn)的數(shù)值模擬方法，如WeatherResearchandForecasting（WRF）模式等，對(duì)云的形成、發(fā)展和演變過(guò)程進(jìn)行模擬研究。WRF模式中包含了多種云微物理參數(shù)化方案，能夠考慮云內(nèi)復(fù)雜的微物理過(guò)程和動(dòng)力過(guò)程。通過(guò)設(shè)置不同的初始條件和邊界條件，模擬不同區(qū)域、不同天氣條件下云的宏微觀物理量分布特征。數(shù)值模擬可以幫助我們深入理解云宏微觀物理量分布的內(nèi)在機(jī)制，預(yù)測(cè)云的變化趨勢(shì)。通過(guò)數(shù)值模擬可以定量分析地理位置、地形地貌、大氣環(huán)流、水汽條件等因素對(duì)云宏微觀物理量分布的影響程度，為解釋實(shí)際觀測(cè)結(jié)果提供理論依據(jù)。通過(guò)模擬未來(lái)氣候變化情景下云的變化，為氣候預(yù)測(cè)和應(yīng)對(duì)氣候變化提供科學(xué)參考。本研究的技術(shù)路線如圖1-1所示：首先，通過(guò)衛(wèi)星遙感、地面觀測(cè)和飛機(jī)探測(cè)等多種手段，獲取我國(guó)不同區(qū)域云宏微觀物理量的觀測(cè)數(shù)據(jù)。對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)量控制和預(yù)處理，去除異常值、填補(bǔ)缺失值、校準(zhǔn)儀器誤差等，確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性。然后，運(yùn)用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法、數(shù)據(jù)分析技術(shù)和數(shù)值模擬方法，對(duì)處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行深入分析，研究不同區(qū)域云宏微觀物理量的分布特征及其與地理位置、地形地貌、大氣環(huán)流、水汽條件等因素之間的關(guān)系。最后，根據(jù)研究結(jié)果，總結(jié)我國(guó)不同區(qū)域云宏微觀物理量分布的規(guī)律，揭示其形成機(jī)制和影響因素，為氣象科學(xué)研究、氣候預(yù)測(cè)以及人工影響天氣作業(yè)提供理論支持和科學(xué)依據(jù)。[此處插入技術(shù)路線圖1-1，圖中清晰展示從數(shù)據(jù)獲取、處理到分析、結(jié)果應(yīng)用的整個(gè)流程]二、云宏微觀物理量相關(guān)理論基礎(chǔ)2.1云的分類(lèi)與形成機(jī)制2.1.1云的分類(lèi)云的分類(lèi)是氣象學(xué)研究的重要基礎(chǔ)，國(guó)際上通用的云分類(lèi)體系是根據(jù)云的高度、外部特征、形成過(guò)程等原則，將云分為不同的類(lèi)別。目前廣泛采用的是世界氣象組織（WMO）制定的分類(lèi)體系，該體系將云分為低云、中云、高云和直展云四族，進(jìn)一步細(xì)分為十屬，總共二十九類(lèi)云狀。這種分類(lèi)體系為氣象學(xué)家研究云的特性和行為提供了統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和框架，使得不同地區(qū)、不同時(shí)間的云觀測(cè)數(shù)據(jù)具有可比性。低云族的云底高度一般在2500米以下，主要由水滴組成，部分低云可能含有冰晶。低云族包括積云、積雨云、層積云、層云和雨層云五個(gè)云屬。積云通常呈孤立的塊狀，底部平坦，頂部隆起，外形如同棉花糖，常在晴天出現(xiàn)，是由于空氣對(duì)流作用形成的。當(dāng)積云發(fā)展旺盛，垂直高度不斷增加，就可能形成積雨云。積雨云是一種高大、濃密的云，常伴有強(qiáng)烈的對(duì)流活動(dòng)，如閃電、雷鳴、暴雨等，其頂部可伸展到對(duì)流層頂部，高度可達(dá)十幾千米。層積云是由較大的水滴或冰晶組成的云，云塊較大，呈灰白色或灰色，常成群、成行或成波狀排列，通常在陰天或雨后出現(xiàn)。層云是一種均勻的、較為低矮的云層，云底高度通常在幾百米以下，呈灰色，?；\罩整個(gè)天空，會(huì)帶來(lái)小雨或毛毛雨。雨層云是一種厚而均勻的降水云層，云底高度較低，通常在1000米以下，云層較厚，可達(dá)數(shù)千米，常產(chǎn)生連續(xù)性降水。中云族的云底高度在2500米至5500米之間，由小水滴和小冰晶的混合物組成。中云族分為高積云和高層云兩個(gè)云屬。高積云的云塊較小，輪廓分明，在厚薄、層次上有很大差異，薄的云塊呈白色，厚的云塊呈暗灰色。高積云又可細(xì)分為透光高積云、蔽光高積云、莢狀高積云、積云性高積云、絮狀高積云和堡狀高積云等多種類(lèi)型。透光高積云的云塊較薄，透過(guò)云層可以看到太陽(yáng)或月亮的位置；蔽光高積云的云塊較厚，遮擋了太陽(yáng)或月亮的光線；莢狀高積云的云塊呈白色，中間厚，邊緣薄，輪廓分明，孤立分散，形如豆莢；積云性高積云是由衰退的濃積云或積雨云擴(kuò)展而成，云塊大小不一，呈灰白色，外形略有積云特性；絮狀高積云的云塊邊緣破碎，很像破碎的棉絮團(tuán)；堡狀高積云的云塊底部平坦，頂部突起成若干小云塔，類(lèi)似遠(yuǎn)望的城堡。高層云的云體均勻分布，呈灰白色或灰色，云底常有條紋結(jié)構(gòu)，多出現(xiàn)在鋒面云系中，常布滿全天。高層云又可分為透光高層云和蔽光高層云，透光高層云能分辨出日月的位置，蔽光高層云則不能。高云族的云底高度通常大于5500米，形成于對(duì)流層較冷的部分，主要由冰晶組成，一般呈纖維狀，薄薄的并多數(shù)透明。高云族分卷云、卷層云、卷積云三屬。卷云呈細(xì)長(zhǎng)的羽毛狀，顏色較白，常出現(xiàn)在天氣轉(zhuǎn)變之前，是由于高空的水汽在低溫下直接凝華形成的。卷層云是一種白色透明的云幕，透過(guò)卷層云可以看到日月輪廓，常出現(xiàn)在天氣變化前，是由冰晶組成的云層。卷積云是由大量的小冰晶組成的云，云塊很小，呈白色魚(yú)鱗狀，常排列成行或成群，通常預(yù)示著天氣的變化。直展云族的云垂直發(fā)展旺盛，從低空一直伸展到高空，包括積云、積雨云等。直展云的形成與強(qiáng)烈的對(duì)流活動(dòng)密切相關(guān)，空氣在垂直方向上的劇烈上升運(yùn)動(dòng)使得水汽迅速凝結(jié)和聚集，形成高大的云體。積雨云是直展云中最為典型的代表，具有強(qiáng)烈的對(duì)流和降水活動(dòng)，常帶來(lái)暴雨、雷電、冰雹等極端天氣。2.1.2云的形成機(jī)制云的形成是一個(gè)復(fù)雜而精妙的物理過(guò)程，涉及水汽凝結(jié)、上升氣流、凝結(jié)核等多個(gè)關(guān)鍵因素的相互作用。其基本原理是大氣中的水汽在一定條件下冷卻凝結(jié)，形成微小的水滴或冰晶，這些水滴或冰晶聚集在一起，懸浮在空中，便形成了云。水汽是云形成的物質(zhì)基礎(chǔ)。地球上的水體，如海洋、湖泊、河流等，在太陽(yáng)輻射的作用下，表面的水分不斷蒸發(fā)，變成水汽進(jìn)入大氣。植物的蒸騰作用也會(huì)向大氣中釋放大量水汽。大氣中的水汽含量會(huì)隨著時(shí)間和空間的變化而變化，在溫暖濕潤(rùn)的地區(qū)，水汽含量相對(duì)較高；在寒冷干燥的地區(qū)，水汽含量相對(duì)較低。當(dāng)大氣中的水汽達(dá)到一定濃度時(shí)，就具備了云形成的物質(zhì)條件。上升氣流是云形成的動(dòng)力條件。上升氣流的產(chǎn)生有多種原因，其中最常見(jiàn)的是熱力對(duì)流、地形抬升和鋒面抬升。在熱力對(duì)流過(guò)程中，地面受熱不均，導(dǎo)致空氣受熱膨脹上升。例如，在晴朗的夏日，陸地表面受熱較快，近地面空氣溫度升高，密度減小，形成上升氣流。地形抬升是指當(dāng)氣流遇到山脈等地形阻擋時(shí)，被迫沿山坡上升。如當(dāng)濕潤(rùn)的氣流從海洋吹向陸地，遇到山脈時(shí)，氣流會(huì)在山脈的迎風(fēng)坡上升，形成云。鋒面抬升是由于冷暖空氣交匯，暖濕空氣較輕，會(huì)沿著冷空氣的斜坡向上爬升。當(dāng)暖鋒過(guò)境時(shí)，暖濕空氣在冷空氣上方緩慢上升，形成層狀云系。隨著空氣的上升，氣壓逐漸降低，空氣逐漸稀薄，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程，空氣的溫度會(huì)隨之降低。在一定高度上，當(dāng)空氣冷卻到露點(diǎn)溫度時(shí)，水汽就會(huì)達(dá)到飽和狀態(tài)。露點(diǎn)溫度是指在一定氣壓下，空氣中的水汽達(dá)到飽和時(shí)的溫度。如果空氣繼續(xù)上升，溫度進(jìn)一步降低，就會(huì)有多余的水汽析出。凝結(jié)核是水汽凝結(jié)的核心。大氣中存在著大量的微小顆粒，如塵埃、鹽粒、煙粒等，這些顆粒就是凝結(jié)核。當(dāng)水汽達(dá)到飽和狀態(tài)且有多余水汽析出時(shí)，水汽分子會(huì)圍繞凝結(jié)核聚集，形成微小的水滴或冰晶。這些水滴或冰晶非常小，直徑通常在0.01到0.1毫米之間。隨著更多的水汽不斷凝結(jié)在這些微小的水滴或冰晶上，它們逐漸增大，當(dāng)增大到一定程度，能夠被人眼辨認(rèn)時(shí)，就形成了云。在云的形成過(guò)程中，不同類(lèi)型的云其形成機(jī)制和條件也有所不同。積云通常是由于熱力對(duì)流作用形成的，在晴天，地面受熱不均，導(dǎo)致局部空氣強(qiáng)烈上升，形成積云。積云的底部平坦，頂部隆起，高度一般在1000米至2000米之間。層云則通常是由于大氣中水汽的緩慢凝結(jié)和聚集形成的，常出現(xiàn)在穩(wěn)定的天氣條件下，云底高度較低，一般在幾百米以下。卷云是由于高空的水汽在低溫下直接凝華形成的，通常出現(xiàn)在對(duì)流層的高層，高度在6000米以上。二、云宏微觀物理量相關(guān)理論基礎(chǔ)2.2云宏觀物理量2.2.1云量云量是指云遮蔽天空視野的成數(shù)，它直觀地反映了天空中云的覆蓋程度，是云宏觀物理量中的一個(gè)重要指標(biāo)。云量的記錄方法通常將天空視為一個(gè)整體，以十分制來(lái)表示云遮蔽天空的比例。當(dāng)全天無(wú)云時(shí)，總云量記為0；云占全天十分之一，總云量記為1；云占全天十分之二，總云量記為2，以此類(lèi)推，當(dāng)天空完全為云所遮蔽時(shí)，總云量記為10。若天空完全被云遮蔽，但從云隙中可見(jiàn)青天，則記為10-。云量又可細(xì)分為總云量和低云量，總云量是指觀測(cè)時(shí)天空被所有的云遮蔽的總成數(shù)，低云量則是指天空被低云遮蔽的成數(shù)。低云量對(duì)于天氣變化的指示作用更為直接，因?yàn)榈驮仆c降水、霧等天氣現(xiàn)象密切相關(guān)。在陰天時(shí)，低云量通常較大，云層較低且厚，容易導(dǎo)致降水天氣；而在晴天，低云量較少，天空較為晴朗。云量的測(cè)量方法主要有地面觀測(cè)和衛(wèi)星遙感兩種。地面觀測(cè)是通過(guò)人工目測(cè)或使用云量觀測(cè)儀器來(lái)獲取云量數(shù)據(jù)。觀測(cè)員通常選擇在能看到全部天空及地平線的開(kāi)闊地點(diǎn)或平臺(tái)進(jìn)行觀測(cè)，需注意云的連續(xù)演變。觀測(cè)時(shí)，如果陽(yáng)光較強(qiáng)，觀測(cè)員要戴黑色（暗色）眼鏡進(jìn)行觀測(cè)，避免太陽(yáng)輻射帶來(lái)的視程障礙。觀測(cè)員根據(jù)云塊大小、亮度、顏色、移動(dòng)速度等情況，結(jié)合本地常見(jiàn)的云高范圍進(jìn)行估測(cè)。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是能夠?qū)崟r(shí)、準(zhǔn)確地獲取觀測(cè)點(diǎn)的云量信息，但缺點(diǎn)是觀測(cè)范圍有限，且受觀測(cè)員主觀因素影響較大。衛(wèi)星遙感則是利用衛(wèi)星搭載的傳感器對(duì)云進(jìn)行觀測(cè)，通過(guò)分析衛(wèi)星接收到的云的反射或發(fā)射輻射，來(lái)反演云量。衛(wèi)星遙感具有覆蓋范圍廣、時(shí)間分辨率高的優(yōu)點(diǎn)，能夠獲取全球或大范圍區(qū)域的云量信息。風(fēng)云系列衛(wèi)星搭載的多通道掃描輻射計(jì)，可以對(duì)云量進(jìn)行精確測(cè)量，為研究云量的全球分布和變化提供了重要數(shù)據(jù)。衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性也受到一些因素的影響，如云層的光學(xué)特性、大氣氣溶膠等。我國(guó)不同區(qū)域云量的分布特征存在顯著差異。在空間分布上，總體呈現(xiàn)出從東南沿海向西北內(nèi)陸遞減的趨勢(shì)。東南沿海地區(qū)，由于靠近海洋，水汽充足，且受季風(fēng)影響較大，云量相對(duì)較多。這些地區(qū)年平均云量可達(dá)7-8成，尤其是在夏季，暖濕的海洋氣流帶來(lái)大量水汽，使得云量更為豐富。福建、廣東等省份，夏季的云量常常在8成以上，天空中時(shí)常布滿各種類(lèi)型的云，如積云、層積云等。而西北內(nèi)陸地區(qū)，如新疆、內(nèi)蒙古的部分地區(qū)，氣候干旱，水汽匱乏，云量較少。這些地區(qū)年平均云量?jī)H為3-4成，天空較為晴朗，晴天日數(shù)較多。在新疆的塔里木盆地，由于深居內(nèi)陸，周?chē)矫}阻擋了水汽的進(jìn)入，云量稀少，年平均云量不足3成，天空常常呈現(xiàn)出湛藍(lán)的顏色。在地形影響方面，山區(qū)的云量通常比平原地區(qū)多。山脈的地形抬升作用使得空氣上升，水汽冷卻凝結(jié)，從而增加了云的形成機(jī)會(huì)。在喜馬拉雅山脈南坡，由于來(lái)自印度洋的暖濕氣流被山脈阻擋并抬升，云量豐富，年平均云量可達(dá)8成以上。山脈的不同坡向云量也存在差異，迎風(fēng)坡云量多于背風(fēng)坡。這是因?yàn)橛L(fēng)坡氣流上升，水汽易凝結(jié)成云；而背風(fēng)坡氣流下沉，空氣增溫，水汽不易凝結(jié)。在太行山脈的迎風(fēng)坡，云量較多，常常出現(xiàn)云霧繚繞的景象；而背風(fēng)坡云量相對(duì)較少，天氣較為晴朗。云量的分布還與季節(jié)有關(guān)。在我國(guó)大部分地區(qū)，夏季云量多于冬季。夏季氣溫高，水汽蒸發(fā)旺盛，大氣對(duì)流活動(dòng)強(qiáng)烈，有利于云的形成和發(fā)展。在長(zhǎng)江流域，夏季的云量明顯多于冬季，夏季天空中常常出現(xiàn)積雨云等對(duì)流云，帶來(lái)降水和雷暴天氣；而冬季，受冷空氣影響，大氣較為穩(wěn)定，云量相對(duì)較少。在東北地區(qū)，冬季受西伯利亞冷空氣影響，云量較少，天空晴朗寒冷；夏季受暖濕氣流影響，云量增多，常出現(xiàn)積云、積雨云等。2.2.2云底高度云底高度是指云底部距離地面的垂直距離，它是云宏觀物理量中的一個(gè)關(guān)鍵參數(shù)，對(duì)天氣變化有著重要的指示作用。云底高度的變化與大氣的水汽含量、垂直運(yùn)動(dòng)以及溫度等因素密切相關(guān)。不同類(lèi)型的云，其云底高度也存在顯著差異。低云族的云底高度一般在2500米以下，如積云的云底高度通常在幾百米到1000米左右，常出現(xiàn)在晴朗的天氣中，是由于地面受熱不均，空氣對(duì)流上升，水汽在一定高度冷卻凝結(jié)形成的。積雨云作為低云中垂直發(fā)展最為旺盛的云，云底高度較低，一般在幾百米以下，其頂部可伸展到對(duì)流層頂部，高度可達(dá)十幾千米。層云的云底高度通常在幾百米以下，常呈灰色，籠罩整個(gè)天空，會(huì)帶來(lái)小雨或毛毛雨。中云族的云底高度在2500米至5500米之間，高層云的云底高度一般在2500米至4500米左右，多出現(xiàn)在鋒面云系中，常布滿全天，是由暖濕空氣在冷空氣上方緩慢上升，水汽逐漸冷卻凝結(jié)形成的。高云族的云底高度通常大于5500米，卷云的云底高度一般在6000米以上，呈細(xì)長(zhǎng)的羽毛狀，是由于高空的水汽在低溫下直接凝華形成的。云底高度對(duì)天氣有著重要的影響。較低的云底高度往往與降水、霧等天氣現(xiàn)象密切相關(guān)。當(dāng)云底高度較低時(shí)，云中的水滴或冰晶距離地面較近，容易在重力作用下形成降水。積雨云的云底高度較低，且云內(nèi)對(duì)流活動(dòng)強(qiáng)烈，常常會(huì)帶來(lái)暴雨、雷電、冰雹等強(qiáng)對(duì)流天氣。在一些山區(qū)，當(dāng)暖濕空氣沿山坡上升，在較低高度形成云層時(shí)，容易出現(xiàn)地形雨。云底高度較低還可能導(dǎo)致霧的形成。當(dāng)云底高度接近地面時(shí)，云與地面之間的水汽交換頻繁，若地面溫度較低，水汽就會(huì)在地面附近凝結(jié)成小水滴，形成霧。在秋冬季節(jié)的清晨，常常會(huì)出現(xiàn)低云底高度的層云，隨著太陽(yáng)升起，云底高度逐漸升高，部分云體可能會(huì)消散，而貼近地面的部分則可能形成霧。較高的云底高度則通常與晴朗的天氣相關(guān)。高云族的云，如卷云，云底高度較高，它們的出現(xiàn)往往預(yù)示著天氣即將轉(zhuǎn)晴。卷云通常在天氣變化前出現(xiàn)，是由于高空的水汽在低溫下直接凝華形成的，當(dāng)卷云逐漸消散，表明高空的水汽條件發(fā)生了變化，天氣可能會(huì)變得更加晴朗。我國(guó)不同區(qū)域云底高度的變化規(guī)律受到多種因素的影響。從緯度分布來(lái)看，總體呈現(xiàn)出從低緯度向高緯度降低的趨勢(shì)。在低緯度地區(qū)，如我國(guó)的華南地區(qū)，太陽(yáng)輻射較強(qiáng)，地面受熱不均，空氣對(duì)流活動(dòng)強(qiáng)烈，水汽容易上升到較高的高度冷卻凝結(jié)，因此云底高度相對(duì)較高。在夏季，華南地區(qū)積云的云底高度可達(dá)1500米至2000米左右。而在高緯度地區(qū)，如東北地區(qū)，太陽(yáng)輻射較弱，氣溫較低，大氣中的水汽含量相對(duì)較少，云底高度相對(duì)較低。在冬季，東北地區(qū)積云的云底高度一般在500米至1000米左右。從地形角度分析，山區(qū)的云底高度往往比平原地區(qū)低。山脈的地形抬升作用使得空氣迅速上升，水汽在較低的高度就開(kāi)始冷卻凝結(jié)，從而導(dǎo)致云底高度降低。在喜馬拉雅山脈地區(qū)，由于地形的強(qiáng)烈抬升，云底高度可低至幾百米。而在平原地區(qū)，如華北平原，地形較為平坦，空氣上升運(yùn)動(dòng)相對(duì)較弱，云底高度相對(duì)較高。在華北平原，積云的云底高度一般在1000米至1500米左右。云底高度還存在明顯的季節(jié)變化。在夏季，我國(guó)大部分地區(qū)氣溫較高，水汽蒸發(fā)旺盛，大氣對(duì)流活動(dòng)強(qiáng)烈，云底高度相對(duì)較高。在長(zhǎng)江流域，夏季積云的云底高度可達(dá)1500米左右。而在冬季，氣溫較低，大氣較為穩(wěn)定，水汽含量相對(duì)較少，云底高度相對(duì)較低。在黃河流域，冬季積云的云底高度一般在800米左右。2.2.3云厚度云厚度是指云頂與云底之間的垂直距離，它是描述云宏觀物理特征的重要參數(shù)之一，對(duì)云的光學(xué)性質(zhì)、輻射特性以及降水等天氣現(xiàn)象有著重要影響。云厚度的測(cè)量方式主要有地面觀測(cè)和衛(wèi)星遙感兩種。地面觀測(cè)通常使用毫米波云雷達(dá)、激光雷達(dá)等設(shè)備來(lái)測(cè)量云的垂直結(jié)構(gòu)，從而獲取云厚度信息。毫米波云雷達(dá)具有高靈敏度和高時(shí)空分辨率的特點(diǎn)，能夠探測(cè)云的反射率因子、徑向速度等參數(shù)，通過(guò)對(duì)這些參數(shù)的分析，可以精確確定云頂和云底的位置，進(jìn)而計(jì)算出云厚度。激光雷達(dá)則可以利用激光束與云粒子的相互作用，測(cè)量云滴的大小和濃度，通過(guò)對(duì)云內(nèi)微觀物理結(jié)構(gòu)的分析，也能準(zhǔn)確獲取云厚度信息。衛(wèi)星遙感主要利用衛(wèi)星搭載的傳感器，如中分辨率成像光譜儀（MODIS）等，通過(guò)測(cè)量云的反射率、發(fā)射率等參數(shù)，反演云頂高度和云底高度，從而計(jì)算出云厚度。衛(wèi)星遙感具有覆蓋范圍廣、時(shí)間分辨率高的優(yōu)點(diǎn)，能夠獲取全球或大范圍區(qū)域的云厚度信息。云厚度與降水等天氣現(xiàn)象密切相關(guān)。一般來(lái)說(shuō)，較厚的云層更容易產(chǎn)生降水。當(dāng)云厚度較大時(shí)，云內(nèi)的水汽含量豐富，且云內(nèi)的上升氣流和下沉氣流相互作用，使得水汽不斷凝結(jié)和聚集，形成較大的水滴或冰晶。當(dāng)這些水滴或冰晶增長(zhǎng)到一定程度，無(wú)法被上升氣流支撐時(shí)，就會(huì)形成降水。積雨云的云厚度通常較大，可達(dá)數(shù)千米，常常會(huì)帶來(lái)暴雨、雷電等強(qiáng)對(duì)流天氣。在暴雨天氣中，積雨云的厚度可超過(guò)10千米，云內(nèi)的水汽充足，強(qiáng)烈的對(duì)流活動(dòng)使得降水強(qiáng)度較大。而較薄的云層，如卷云，云厚度通常較小，一般在幾百米到1千米左右，它們往往不會(huì)產(chǎn)生降水，主要是由于云內(nèi)水汽含量較少，且云內(nèi)的垂直運(yùn)動(dòng)相對(duì)較弱，無(wú)法使水汽充分凝結(jié)和聚集。云厚度還會(huì)影響云的光學(xué)性質(zhì)和輻射特性。較厚的云層對(duì)太陽(yáng)輻射的反射和散射作用較強(qiáng)，能夠阻擋大量的太陽(yáng)輻射到達(dá)地面，從而降低地面溫度。在夏季，當(dāng)天空中出現(xiàn)厚云層時(shí)，地面會(huì)感覺(jué)較為涼爽。較厚的云層對(duì)地球表面發(fā)出的長(zhǎng)波輻射的吸收和發(fā)射作用也較強(qiáng)，能夠產(chǎn)生較強(qiáng)的溫室效應(yīng)。在夜間，厚云層可以減少地面熱量的散失，使地面溫度相對(duì)較高。而較薄的云層對(duì)太陽(yáng)輻射和長(zhǎng)波輻射的影響相對(duì)較小。我國(guó)不同區(qū)域云厚度的分布特征受到多種因素的影響。在空間分布上，總體呈現(xiàn)出從東南沿海向西北內(nèi)陸遞減的趨勢(shì)。東南沿海地區(qū)，水汽充足，大氣對(duì)流活動(dòng)強(qiáng)烈，云厚度相對(duì)較大。在夏季，該地區(qū)的積雨云厚度可達(dá)5千米至8千米左右。而西北內(nèi)陸地區(qū)，氣候干旱，水汽匱乏，云厚度相對(duì)較小。在新疆的部分地區(qū)，云厚度一般在1千米至2千米左右。從地形角度來(lái)看，山區(qū)的云厚度通常比平原地區(qū)大。山脈的地形抬升作用使得空氣上升，水汽冷卻凝結(jié)，云層不斷發(fā)展加厚。在喜馬拉雅山脈地區(qū)，由于地形的強(qiáng)烈抬升，云厚度可達(dá)8千米以上。而在平原地區(qū)，如華北平原，地形較為平坦，空氣上升運(yùn)動(dòng)相對(duì)較弱，云厚度相對(duì)較小。在華北平原，積云的云厚度一般在2千米至3千米左右。云厚度還存在明顯的季節(jié)變化。在夏季，我國(guó)大部分地區(qū)氣溫較高，水汽蒸發(fā)旺盛，大氣對(duì)流活動(dòng)強(qiáng)烈，云厚度相對(duì)較大。在長(zhǎng)江流域，夏季積雨云的厚度可達(dá)6千米左右。而在冬季，氣溫較低，大氣較為穩(wěn)定，水汽含量相對(duì)較少，云厚度相對(duì)較小。在黃河流域，冬季積云的云厚度一般在1千米至2千米左右。2.3云微觀物理量2.3.1云滴數(shù)濃度云滴數(shù)濃度，是指單位體積內(nèi)云滴的數(shù)量，其單位通常為個(gè)/立方厘米。它是云微觀物理量中的一個(gè)關(guān)鍵參數(shù)，對(duì)云的光學(xué)性質(zhì)、輻射特性以及降水的形成和發(fā)展有著至關(guān)重要的影響。云滴數(shù)濃度直接決定了云的散射和吸收特性。當(dāng)云滴數(shù)濃度較高時(shí)，云對(duì)太陽(yáng)輻射的散射作用增強(qiáng)，云的反射率增大，使得更多的太陽(yáng)輻射被反射回宇宙空間，從而降低地球表面所接收的太陽(yáng)輻射量，對(duì)地球起到冷卻作用。在一些海洋性氣候地區(qū)，由于云滴數(shù)濃度較高，云層對(duì)太陽(yáng)輻射的反射作用明顯，使得該地區(qū)的氣溫相對(duì)較低。云滴數(shù)濃度還與云的降水效率密切相關(guān)。較高的云滴數(shù)濃度意味著云內(nèi)有更多的云滴，這些云滴在相互碰撞和合并的過(guò)程中，更容易形成較大的雨滴，從而增加降水的可能性。在熱帶地區(qū)的對(duì)流云中，云滴數(shù)濃度較高，降水效率也相對(duì)較高，常常會(huì)出現(xiàn)暴雨天氣。不同區(qū)域云滴數(shù)濃度存在顯著差異。在我國(guó)，沿海地區(qū)由于水汽充足，大氣中的凝結(jié)核豐富，云滴數(shù)濃度相對(duì)較高。研究表明，在南海海域，云滴數(shù)濃度平均可達(dá)300-500個(gè)/立方厘米。這是因?yàn)楹Ｑ蟊砻娴恼舭l(fā)作用使得水汽大量進(jìn)入大氣，同時(shí)海洋中的鹽粒等物質(zhì)為云滴的形成提供了豐富的凝結(jié)核。當(dāng)暖濕的海洋氣流與陸地相遇時(shí)，容易形成上升氣流，促使水汽冷卻凝結(jié)，形成云滴，使得云滴數(shù)濃度升高。而內(nèi)陸地區(qū)，尤其是干旱地區(qū)，水汽匱乏，凝結(jié)核相對(duì)較少，云滴數(shù)濃度較低。在新疆的塔里木盆地，云滴數(shù)濃度平均僅為100-200個(gè)/立方厘米。由于該地區(qū)深居內(nèi)陸，遠(yuǎn)離海洋，水汽難以到達(dá)，且大氣中的塵埃等凝結(jié)核數(shù)量有限，導(dǎo)致云滴的形成受到限制，云滴數(shù)濃度較低。云滴數(shù)濃度還與云的類(lèi)型密切相關(guān)。積云通常具有較高的云滴數(shù)濃度，這是因?yàn)榉e云是由強(qiáng)烈的對(duì)流作用形成的，對(duì)流過(guò)程中水汽迅速上升，在短時(shí)間內(nèi)大量凝結(jié)，形成眾多的云滴。在夏季的午后，常?？梢钥吹椒e云發(fā)展旺盛，其云滴數(shù)濃度可達(dá)500個(gè)/立方厘米以上。而層云的云滴數(shù)濃度相對(duì)較低，因?yàn)閷釉剖窃诖髿廨^為穩(wěn)定的條件下形成的，水汽凝結(jié)過(guò)程相對(duì)緩慢，云滴的生成數(shù)量較少。在陰天出現(xiàn)的層云，云滴數(shù)濃度一般在100-300個(gè)/立方厘米之間。2.3.2云滴粒徑分布云滴粒徑分布，是指云滴大小在不同尺度上的分布情況，它反映了云內(nèi)云滴的大小組成和分布特征，是研究云微物理過(guò)程的重要參數(shù)之一。云滴粒徑分布受到多種因素的影響，包括水汽含量、上升氣流速度、凝結(jié)核的性質(zhì)和濃度等。在水汽充足、上升氣流速度較快的情況下，云滴能夠迅速增長(zhǎng)，云滴粒徑分布相對(duì)較寬，大云滴和小云滴都有一定的比例。當(dāng)強(qiáng)對(duì)流天氣發(fā)生時(shí)，上升氣流強(qiáng)烈，水汽快速凝結(jié)，云滴在短時(shí)間內(nèi)迅速增長(zhǎng)，云滴粒徑分布較寬，可能會(huì)出現(xiàn)直徑較大的云滴，甚至形成雨滴。而在水汽相對(duì)較少、上升氣流較弱的情況下，云滴增長(zhǎng)緩慢，云滴粒徑分布相對(duì)較窄，以小云滴為主。在一些穩(wěn)定的層云中，水汽供應(yīng)相對(duì)穩(wěn)定，上升氣流較弱，云滴粒徑分布較窄，小云滴占主導(dǎo)地位。不同區(qū)域的云滴粒徑分布存在明顯差異。在南方濕潤(rùn)地區(qū)，由于水汽豐富，云滴的形成和增長(zhǎng)條件較為有利，云滴粒徑分布相對(duì)較寬。在珠江三角洲地區(qū)，云滴粒徑分布范圍較廣，小到幾微米的小云滴，大到幾十微米的大云滴都有分布。這是因?yàn)槟戏降貐^(qū)氣候濕潤(rùn)，水汽充足，大氣中的凝結(jié)核種類(lèi)和數(shù)量較多，為云滴的形成和增長(zhǎng)提供了豐富的物質(zhì)基礎(chǔ)。充足的水汽使得云滴在凝結(jié)和碰并過(guò)程中能夠不斷增大，從而形成較寬的云滴粒徑分布。而在北方干旱地區(qū)，水汽相對(duì)匱乏，云滴的形成和增長(zhǎng)受到限制，云滴粒徑分布相對(duì)較窄。在內(nèi)蒙古的部分干旱地區(qū)，云滴粒徑主要集中在幾微米到十幾微米之間，大云滴的數(shù)量較少。這是由于北方干旱地區(qū)水汽含量低，大氣中的凝結(jié)核相對(duì)較少，云滴的形成數(shù)量有限，且云滴在增長(zhǎng)過(guò)程中缺乏足夠的水汽供應(yīng)，難以形成較大的云滴，導(dǎo)致云滴粒徑分布較窄。云滴粒徑分布還與云的高度有關(guān)。一般來(lái)說(shuō)，云底部分的云滴粒徑相對(duì)較小，隨著云高度的增加，云滴粒徑逐漸增大。這是因?yàn)樵谠频祝麆倓傞_(kāi)始凝結(jié)，云滴還處于初始形成階段，粒徑較小。隨著云滴隨上升氣流上升，云滴不斷與周?chē)乃推渌频伟l(fā)生碰并，逐漸增大，使得云頂部分的云滴粒徑相對(duì)較大。2.3.3液態(tài)含水量與冰水含量液態(tài)含水量，是指單位體積云中液態(tài)水的質(zhì)量，其單位通常為克/立方米。它是衡量云內(nèi)液態(tài)水含量的重要指標(biāo)，對(duì)于研究云的降水機(jī)制和云的輻射特性具有重要意義。液態(tài)含水量的大小直接影響云的降水能力。當(dāng)液態(tài)含水量較高時(shí)，云內(nèi)有足夠的液態(tài)水，在一定條件下，這些液態(tài)水可以通過(guò)碰并等過(guò)程形成較大的雨滴，從而產(chǎn)生降水。在暴雨天氣中，降水云系的液態(tài)含水量通常較高，可達(dá)1克/立方米以上，為降水提供了充足的物質(zhì)條件。液態(tài)含水量還會(huì)影響云對(duì)太陽(yáng)輻射和地球長(zhǎng)波輻射的吸收和散射。液態(tài)水對(duì)太陽(yáng)輻射和長(zhǎng)波輻射都有較強(qiáng)的吸收和散射作用，因此液態(tài)含水量較高的云會(huì)對(duì)太陽(yáng)輻射產(chǎn)生較強(qiáng)的反射，減少太陽(yáng)輻射到達(dá)地面的強(qiáng)度，同時(shí)也會(huì)增強(qiáng)云對(duì)地球長(zhǎng)波輻射的吸收和再輻射，對(duì)地球的能量平衡產(chǎn)生影響。冰水含量，是指單位體積云中冰相物質(zhì)（冰晶、雪花、霰等）的質(zhì)量，單位同樣為克/立方米。它是云微觀物理量中的一個(gè)重要參數(shù)，在云的發(fā)展和降水過(guò)程中起著關(guān)鍵作用。冰水含量與云的溫度密切相關(guān)。在溫度低于0℃的云中，水汽會(huì)直接凝華形成冰晶，從而增加云內(nèi)的冰水含量。在高緯度地區(qū)的冬季，云層溫度較低，冰水含量相對(duì)較高。冰水含量對(duì)云的降水過(guò)程有著重要影響。冰晶可以作為降水的初始粒子，通過(guò)與周?chē)乃瓦^(guò)冷水滴相互作用，不斷增長(zhǎng)，形成雪花、霰等冰相降水粒子。當(dāng)這些冰相粒子增長(zhǎng)到一定程度時(shí)，就會(huì)形成降雪等降水現(xiàn)象。在一些山區(qū)，冬季的降雪天氣中，云層的冰水含量較高，為降雪提供了充足的冰相物質(zhì)。不同區(qū)域云內(nèi)液態(tài)含水量和冰水含量的分布存在顯著差異。在我國(guó)南方地區(qū)，由于氣溫相對(duì)較高，云內(nèi)液態(tài)含水量相對(duì)較多，冰水含量相對(duì)較少。在夏季的長(zhǎng)江流域，積雨云的液態(tài)含水量可達(dá)0.5-1克/立方米，而冰水含量相對(duì)較低。這是因?yàn)槟戏降貐^(qū)夏季氣溫高，水汽主要以液態(tài)形式存在，云內(nèi)的降水過(guò)程主要以液態(tài)水的碰并增長(zhǎng)為主。而在北方地區(qū)，尤其是冬季，氣溫較低，云內(nèi)冰水含量相對(duì)較多，液態(tài)含水量相對(duì)較少。在東北地區(qū)的冬季，層云的冰水含量可達(dá)0.3-0.5克/立方米，液態(tài)含水量則相對(duì)較低。這是由于北方冬季氣溫低，水汽容易直接凝華形成冰晶，使得云內(nèi)的冰水含量增加。在高海拔地區(qū)，由于氣溫低，云內(nèi)冰水含量也相對(duì)較高。在青藏高原地區(qū)，云層的冰水含量明顯高于同緯度的低海拔地區(qū)。這是因?yàn)榍嗖馗咴０胃撸瑲鉁氐?，水汽在云層中更容易形成冰相物質(zhì)，從而導(dǎo)致冰水含量增加。三、我國(guó)不同區(qū)域云宏微觀物理量分布特征分析3.1北方地區(qū)3.1.1以河北中南部地區(qū)為例的層狀云特征河北中南部地區(qū)作為北方的典型區(qū)域，其層狀云特征對(duì)于研究北方地區(qū)云宏微觀物理量分布具有重要意義。利用機(jī)載PMS粒子探測(cè)資料，對(duì)該地區(qū)層狀云不同階段的微觀物理特征進(jìn)行深入分析，能夠揭示其獨(dú)特的物理過(guò)程和變化規(guī)律。在層狀云的不同發(fā)展階段，2D-C粒子數(shù)濃度隨高度分布呈現(xiàn)出顯著差異。在高層云的初期和減弱階段，2D-C粒子數(shù)濃度隨高度的分布呈指數(shù)遞減分布。這是因?yàn)樵诔跗冢葡祫倓傂纬?，水汽的凝結(jié)過(guò)程相對(duì)較為均勻，隨著高度的增加，水汽逐漸減少，導(dǎo)致粒子數(shù)濃度呈指數(shù)下降。而在發(fā)展中的高層云，2D-C粒子數(shù)濃度隨高度的分布呈兩峰值分布。在云的發(fā)展過(guò)程中，上升氣流和下沉氣流相互作用，使得水汽在不同高度層發(fā)生凝結(jié)和聚集，從而形成兩個(gè)粒子數(shù)濃度峰值。成熟的高層云2D-C粒子數(shù)濃度隨高度的分布呈多峰值分布。此時(shí)云內(nèi)的微物理過(guò)程更加復(fù)雜，不同尺度的云滴和冰晶在不同高度層相互作用，導(dǎo)致粒子數(shù)濃度出現(xiàn)多個(gè)峰值。這種分布特征反映了云內(nèi)復(fù)雜的微物理過(guò)程和動(dòng)力過(guò)程，對(duì)于理解層狀云的降水機(jī)制具有重要意義。冷鋒前云區(qū)在河北中南部地區(qū)的層狀云中具有獨(dú)特的特征。研究發(fā)現(xiàn)，西風(fēng)槽前部對(duì)應(yīng)的地面冷鋒前云區(qū)存在豐水區(qū)。這是由于冷鋒前的暖濕氣流受到冷空氣的抬升作用，水汽在一定高度冷卻凝結(jié)，形成了含水量豐富的區(qū)域。該區(qū)域的粒子數(shù)濃度和液態(tài)含水量相對(duì)較高，為降水的形成提供了有利條件。在這個(gè)區(qū)域，云滴的碰并和增長(zhǎng)過(guò)程較為活躍，容易形成較大的雨滴，從而增加降水的可能性。這種豐水區(qū)的存在為人工增雨作業(yè)提供了良好的條件。通過(guò)向豐水區(qū)播撒催化劑，可以進(jìn)一步促進(jìn)云滴的增長(zhǎng)和降水的形成，提高降水效率。在實(shí)際的人工增雨作業(yè)中，準(zhǔn)確識(shí)別冷鋒前云區(qū)的豐水區(qū)，并選擇合適的時(shí)機(jī)進(jìn)行催化作業(yè)，能夠有效地增加降水量，緩解干旱狀況。3.1.2內(nèi)蒙古通遼地區(qū)各類(lèi)云微觀特征內(nèi)蒙古通遼地區(qū)位于北方地區(qū)，其獨(dú)特的地理位置和氣候條件使得該地區(qū)的云具有豐富的類(lèi)型和獨(dú)特的微觀特征。通過(guò)對(duì)該地區(qū)穿云飛行探測(cè)結(jié)果的統(tǒng)計(jì)分析，可以深入了解不同云型的微觀物理特性。對(duì)2009-2011年內(nèi)蒙古通遼地區(qū)41架次穿云飛行探測(cè)結(jié)果的統(tǒng)計(jì)分析表明，該地區(qū)不同云型的平均云滴粒子數(shù)濃度存在明顯差異。按大小排序?yàn)椋簩臃e云>積云>高層云>雨層云>高積云。層積云的云滴粒子數(shù)濃度較高，這可能是由于層積云通常在大氣中較為穩(wěn)定的條件下形成，水汽有足夠的時(shí)間在凝結(jié)核上凝結(jié)，從而形成較多的云滴。積云由于其強(qiáng)烈的對(duì)流作用，使得水汽快速上升并凝結(jié)，也能產(chǎn)生較多的云滴。高層云的云滴粒子數(shù)濃度相對(duì)較低，這可能與高層云的形成機(jī)制和高度有關(guān)，高層云通常在較高的高度形成，水汽含量相對(duì)較少，云滴的形成數(shù)量也相應(yīng)減少。雨層云雖然是降水云，但云滴粒子數(shù)濃度并不高，這可能是因?yàn)橛陮釉圃诮邓^(guò)程中，云滴不斷合并增長(zhǎng)形成雨滴，導(dǎo)致云滴數(shù)濃度降低。高積云的云滴粒子數(shù)濃度最低，這可能與高積云的云塊較小，水汽含量有限有關(guān)。降水性云（雨層云、高層云、層積云）的云滴粒子數(shù)濃度（N）值一般跨度范圍較大，且累計(jì)概率的減小幅度較為平緩。這表明降水性云內(nèi)云滴粒子數(shù)濃度的分布較為分散，存在多種尺度的云滴。在降水性云中，不同大小的云滴在降水過(guò)程中起著不同的作用。大云滴在重力作用下更容易下落形成降水，而小云滴則可能通過(guò)碰并等過(guò)程逐漸增大，參與降水的形成。降水性云（層積云、雨層云、高層云）的平均液態(tài)含水量（LWC）比非降水云（高積云、積云）要大。這是因?yàn)榻邓栽苾?nèi)有更多的水汽凝結(jié)成液態(tài)水，為降水提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。高層云和雨層云的LWC多介于0.01-0.3之間，這一范圍內(nèi)的液態(tài)含水量有利于降水的形成。當(dāng)液態(tài)含水量達(dá)到一定程度時(shí)，云內(nèi)的云滴容易通過(guò)碰并等過(guò)程增長(zhǎng)為雨滴，從而產(chǎn)生降水。不同云型的平均直徑（D）特征與有效直徑（D）類(lèi)似，有較大云滴的云類(lèi)，一般云滴尺度小。平均D的大小順序是雨層云>高層云>高積云>積云>層積云。這說(shuō)明雨層云和高層云雖然云滴粒子數(shù)濃度相對(duì)較低，但云滴的平均直徑較大，這可能是由于它們?cè)诮邓^(guò)程中，云滴有更多的時(shí)間和機(jī)會(huì)進(jìn)行碰并增長(zhǎng)。而層積云雖然云滴粒子數(shù)濃度較高，但云滴的平均直徑較小，這可能是因?yàn)閷臃e云內(nèi)的云滴增長(zhǎng)過(guò)程相對(duì)較弱。高云和中云（高積云、高層云、卷云）的N和D普遍比低云（層積云、積云）大。這可能是由于高云和中云形成的高度較高，溫度較低，水汽在較低的溫度下更容易凝結(jié)成較大的云滴。降水性云中與非降水性云中相比具有較多的大云滴。這是因?yàn)榻邓栽苾?nèi)的微物理過(guò)程更加活躍，云滴更容易通過(guò)碰并等過(guò)程增長(zhǎng)為大云滴，從而增加降水的可能性。各類(lèi)云滴譜的相對(duì)離散度在N較小時(shí)分布較為分散，隨著N的增加，相對(duì)離散度收斂到0.3-0.6，最終各類(lèi)云相對(duì)離散度都收斂到0.4附近。這表明云滴譜的相對(duì)離散度與云滴粒子數(shù)濃度密切相關(guān)，當(dāng)云滴粒子數(shù)濃度較低時(shí)，云滴的大小分布較為分散；當(dāng)云滴粒子數(shù)濃度增加時(shí)，云滴的大小分布逐漸趨于集中。三、我國(guó)不同區(qū)域云宏微觀物理量分布特征分析3.2西北地區(qū)3.2.1六盤(pán)山地區(qū)云水資源及宏微觀特征六盤(pán)山地區(qū)位于我國(guó)西北地區(qū)，其獨(dú)特的地理位置和地形條件使得云水資源及宏微觀特征呈現(xiàn)出顯著的特點(diǎn)。利用ERA5再分析資料和CloudSat/CALIPSO衛(wèi)星資料對(duì)該地區(qū)云水資源以及云宏微觀物理分布特征進(jìn)行深入研究，結(jié)合HYSPLIT后向軌跡聚類(lèi)分析得到不同氣流輸送路徑信息，能夠全面揭示該地區(qū)云的特性和規(guī)律。從云水資源的時(shí)間分布來(lái)看，六盤(pán)山地區(qū)氣柱含水量、水汽含量和云水含量都在夏季達(dá)到最高值，分別是冬季最低值的5.53、5.55和9.79倍。這是因?yàn)橄募咎?yáng)輻射較強(qiáng)，地面蒸發(fā)旺盛，大氣中的水汽含量增加，同時(shí)夏季的大氣環(huán)流形勢(shì)有利于水汽的輸送和聚集，使得該地區(qū)的氣柱含水量、水汽含量和云水含量顯著增加。總降水量在夏季出現(xiàn)最高值240.28mm，占全年降水量的47.35%，與總云量高值區(qū)分布一致。夏季的高溫和強(qiáng)烈的對(duì)流活動(dòng)，使得水汽更容易上升冷卻凝結(jié)，形成降水，導(dǎo)致夏季降水量豐富。在云的宏觀特征方面，六盤(pán)山地區(qū)的云發(fā)生頻率在夏季最高，為57.75%，春季次之，秋季和冬季較低。夏季的高溫和強(qiáng)烈的對(duì)流活動(dòng)，使得水汽更容易上升冷卻凝結(jié)，形成云，從而導(dǎo)致云發(fā)生頻率較高。云層以單層云為主，占總云的62.3%。這可能是由于該地區(qū)的大氣環(huán)境相對(duì)穩(wěn)定，水汽在一定高度上均勻分布，形成了較為單一的云層結(jié)構(gòu)。高層云在各種云系中占比最高，達(dá)32.99%，其次是卷云、高積云和層積云，層云和深對(duì)流云的出現(xiàn)頻率極低。高層云通常在較高的高度形成，是由于暖濕空氣在冷空氣上方緩慢上升，水汽逐漸冷卻凝結(jié)而成。卷云則是由于高空的水汽在低溫下直接凝華形成，高積云是由小水滴和小冰晶的混合物組成，層積云是由較大的水滴或冰晶組成。層云和深對(duì)流云的出現(xiàn)頻率低，可能與該地區(qū)的地形和氣候條件有關(guān)，層云通常在大氣穩(wěn)定、水汽充足的條件下形成，而深對(duì)流云需要強(qiáng)烈的對(duì)流活動(dòng)和充足的水汽，該地區(qū)的大氣環(huán)境相對(duì)穩(wěn)定，不利于層云和深對(duì)流云的形成。從云的微觀特征來(lái)看，六盤(pán)山地區(qū)液水含量（LWC）年均值為264.71mg?m-3，約為冰水含量（IWC）的4.39倍。LWC和IWC在秋季和夏季較高，冬春兩季較低。這是因?yàn)榍锛竞拖募镜乃枯^高，且大氣溫度相對(duì)較高，有利于液態(tài)水的形成和維持，而冬春兩季氣溫較低，水汽容易凝結(jié)成冰晶，導(dǎo)致LWC降低，IWC增加。LWC主要分布在1.5~8.5km，IWC分布高度更高但其值較低，其最大值不到150mg?m-3。IWC在不同高度層的出現(xiàn)概率均高于LWC，LWC在4km左右發(fā)生概率最高，達(dá)0.1%，而IWC在7km附近發(fā)生概率可達(dá)0.5%。這表明在該地區(qū)，冰晶相態(tài)的云在較高的高度更為常見(jiàn)，而液態(tài)水相態(tài)的云主要分布在相對(duì)較低的高度。云滴有效粒子半徑（LER）和冰晶有效粒子半徑（IER）年平均值分別為14.8μm和69.72μm。IER夏季最大，8月份高達(dá)73.89μm，同期LER則較小，僅為13.93μm。LER主要分布在2~8.5km，IER主要分布在3~13km。LER高度在5km附近處的出現(xiàn)概率最大，約2%，而IER高度在9km處的出現(xiàn)概率達(dá)到最高，約0.6%。這說(shuō)明在夏季，由于水汽充足和對(duì)流活動(dòng)強(qiáng)烈，冰晶能夠充分增長(zhǎng)，導(dǎo)致IER較大；而云滴在相對(duì)較低的高度形成，受上升氣流和水汽供應(yīng)的影響，LER相對(duì)較小。不同氣流輸送路徑對(duì)六盤(pán)山地區(qū)云水資源及宏微觀特征也有顯著影響。該地區(qū)氣流輸送路徑以偏西和西北方向?yàn)橹?，占比分別為42.36%和31.54%，而西南、偏南和東北路徑占比較小，分別為12.39%、6.72%和6.99%。偏南路徑下的降水量最為豐富，均值為213.93mm。這可能是因?yàn)槠下窂綆?lái)了更多的暖濕氣流，水汽含量充足，在地形的抬升作用下，容易形成降水。偏南路徑下的總云量明顯高于其他路徑，是西北路徑的2.48倍。偏南和西南路徑下700hPa水汽通量散度呈現(xiàn)出輻合現(xiàn)象，有利于水汽匯聚，其他氣流輸送路徑的水汽通量散度呈現(xiàn)弱輻散現(xiàn)象。水汽通量散度的輻合或輻散情況，直接影響著水汽的匯聚和擴(kuò)散，進(jìn)而影響云的形成和降水的產(chǎn)生。偏南氣流輸送路徑的云發(fā)生概率最高，達(dá)67.17%，西南方向次之，東北、偏西和西北方向較低。偏南氣流輸送路徑的LWC最大，為274.68mg?m-3，這表明偏南氣流帶來(lái)的水汽在該地區(qū)更容易形成液態(tài)水相態(tài)的云。3.2.2新疆伊犁河谷降雨云宏微觀特性新疆伊犁河谷位于我國(guó)西北地區(qū)，是西天山具有代表性的降水區(qū)域。該地區(qū)的降雨云宏微觀特性對(duì)于理解當(dāng)?shù)氐慕邓畽C(jī)制和水資源利用具有重要意義。利用毫米波云雷達(dá)對(duì)該地區(qū)降雨云進(jìn)行觀測(cè)，通過(guò)分析反射率因子、徑向速度、云頂高參數(shù)以及反演得到的液態(tài)含水量等數(shù)據(jù)，可以深入了解降雨云的宏微觀物理特征。從降雨的時(shí)間分布來(lái)看，伊犁河谷降雨主要發(fā)生在夜間，累積降雨量集中在21:00至次日07:00，降雨頻次和累積降雨量相關(guān)系數(shù)為0.71。這可能與該地區(qū)的地形和大氣環(huán)流有關(guān)，夜間山坡降溫快，冷空氣沿山坡下沉，形成山風(fēng)，與河谷中的暖濕空氣相遇，導(dǎo)致水汽凝結(jié)形成降雨。大雨強(qiáng)頻次雖最少，但對(duì)總累積降雨量貢獻(xiàn)較顯著。這是因?yàn)榇笥陱?qiáng)時(shí)雨滴較大，降水效率高，雖然出現(xiàn)的頻次較少，但每次降雨的降水量較大，對(duì)總累積降雨量的貢獻(xiàn)突出。在降雨云的宏觀特征方面，小雨強(qiáng)、中雨強(qiáng)、大雨強(qiáng)平均反射率因子最大值分別為30dBZ、35.8dBZ和39.5dBZ。反射率因子反映了云內(nèi)粒子對(duì)雷達(dá)波的反射能力，反射率因子越大，說(shuō)明云內(nèi)粒子的濃度和尺度越大。不同降雨強(qiáng)度下反射率因子的差異，表明云內(nèi)粒子的濃度和尺度隨著降雨強(qiáng)度的增加而增大。最大平均液態(tài)水含量分別為1.5g?m-3、4.2g?m-3和7.3g?m-3。液態(tài)水含量是衡量云內(nèi)液態(tài)水多少的重要指標(biāo)，液態(tài)水含量的增加，為降雨的形成提供了更多的物質(zhì)基礎(chǔ)。不同降雨強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的反射率因子都有兩個(gè)集中區(qū)域，2.0~4.4km反射率因子集中在15~26dBZ，地面附近的小雨強(qiáng)、中雨強(qiáng)、大雨強(qiáng)對(duì)應(yīng)的反射率因子分別集中在24~32dBZ、29~38dBZ和31~42dBZ。這表明在不同高度和降雨強(qiáng)度下，云內(nèi)粒子的分布存在差異，這種差異與降雨的形成和發(fā)展密切相關(guān)。1.75km以下中雨強(qiáng)和大雨強(qiáng)液態(tài)含水量小于1g?m-3的頻率明顯少于小雨強(qiáng)，降雨強(qiáng)度的越大降雨粒子徑向速度越集中。徑向速度反映了云內(nèi)粒子的運(yùn)動(dòng)速度和方向，降雨粒子徑向速度的集中程度，反映了降雨過(guò)程中粒子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和降雨的穩(wěn)定性。降雨云的微觀特征也十分顯著。通過(guò)對(duì)云內(nèi)粒子的觀測(cè)和分析，可以了解云滴譜、冰晶濃度等微觀物理量的變化。在降雨云的發(fā)展過(guò)程中，云滴譜的分布會(huì)發(fā)生變化，云滴的大小和濃度會(huì)影響降雨的形成和強(qiáng)度。冰晶濃度的變化也會(huì)對(duì)降雨產(chǎn)生影響，冰晶可以作為降雨的初始粒子，通過(guò)與周?chē)乃瓦^(guò)冷水滴相互作用，不斷增長(zhǎng)，形成降雨粒子。伊犁河谷降雨云的宏微觀特性受到多種因素的影響，包括地形、大氣環(huán)流、水汽條件等。山脈的地形抬升作用使得空氣上升，水汽冷卻凝結(jié)，促進(jìn)了降雨云的形成和發(fā)展。大氣環(huán)流的變化會(huì)影響水汽的輸送和分布，從而影響降雨云的宏微觀特征。水汽條件是降雨云形成的物質(zhì)基礎(chǔ)，水汽含量的多少和分布情況，直接影響著降雨云的液態(tài)水含量和冰晶濃度等微觀物理量。3.3東部地區(qū)3.3.1北京地區(qū)云的宏觀特征及氣溶膠特性北京地區(qū)作為我國(guó)東部的重要區(qū)域，其云的宏觀特征及氣溶膠特性備受關(guān)注。近年來(lái)，大氣污染問(wèn)題日益嚴(yán)重，其中，氣溶膠對(duì)大氣環(huán)境和人類(lèi)健康造成的影響格外顯著。氣溶膠的成分復(fù)雜多樣，并且來(lái)源廣泛，如工業(yè)生產(chǎn)、交通運(yùn)輸、農(nóng)業(yè)活動(dòng)等。在大氣環(huán)境中，氣溶膠能夠通過(guò)吸收、散射和吸附等過(guò)程影響光學(xué)和物理特性，進(jìn)而影響地表能量平衡、氣候變化等。同時(shí)，氣溶膠還能夠?qū)θ梭w健康造成直接或間接的影響，例如呼吸道疾病、心血管疾病等。因此，對(duì)北京地區(qū)的氣溶膠特性進(jìn)行研究，有助于更好地認(rèn)識(shí)和掌握大氣環(huán)境的演變規(guī)律。利用衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)和地面觀測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)北京地區(qū)不同季節(jié)、不同天氣條件下的云的類(lèi)型、分布和變化規(guī)律進(jìn)行分析。北京地區(qū)的云類(lèi)型豐富多樣，包括積云、層積云、卷云、高層云等。在夏季，積云較為常見(jiàn)，其形成與強(qiáng)烈的對(duì)流活動(dòng)密切相關(guān)。地面受熱不均，導(dǎo)致空氣上升，水汽在上升過(guò)程中冷卻凝結(jié)，形成積云。積云通常呈孤立的塊狀，底部平坦，頂部隆起，高度一般在1000米至2000米之間。在秋季，層積云的出現(xiàn)頻率相對(duì)較高。層積云是由較大的水滴或冰晶組成的云，云塊較大，呈灰白色或灰色，常成群、成行或成波狀排列。其形成與大氣的穩(wěn)定度和水汽條件有關(guān)，在穩(wěn)定的天氣條件下，水汽在一定高度聚集，形成層積云。卷云在各個(gè)季節(jié)都有出現(xiàn)，它是由冰晶組成的云，呈細(xì)長(zhǎng)的羽毛狀，高度通常在6000米以上。卷云的形成與高空的水汽和氣流運(yùn)動(dòng)有關(guān)，高空的水汽在低溫下直接凝華形成冰晶，冰晶在氣流的作用下排列成羽毛狀。調(diào)查和分析北京地區(qū)氣溶膠的濃度和組成，利用大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)北京地區(qū)氣溶膠的種類(lèi)、濃度和季節(jié)變化規(guī)律進(jìn)行研究，并對(duì)其來(lái)源和組成進(jìn)行分析。北京地區(qū)氣溶膠的濃度受到多種因素的影響，包括工業(yè)排放、機(jī)動(dòng)車(chē)尾氣、揚(yáng)塵等。在冬季，由于供暖需求增加，燃煤排放的污染物增多，加上大氣穩(wěn)定度較高，不利于污染物的擴(kuò)散，導(dǎo)致氣溶膠濃度相對(duì)較高。夏季，降水較多，大氣對(duì)流活動(dòng)較強(qiáng)，能夠?qū)馊苣z起到?jīng)_刷和稀釋作用，使得氣溶膠濃度相對(duì)較低。北京地區(qū)氣溶膠的組成成分復(fù)雜，主要包括硫酸鹽、硝酸鹽、銨鹽、有機(jī)物、黑碳等。其中，硫酸鹽和硝酸鹽主要來(lái)源于化石燃料的燃燒和工業(yè)廢氣排放，銨鹽則與農(nóng)業(yè)活動(dòng)和工業(yè)排放有關(guān)，有機(jī)物主要來(lái)自機(jī)動(dòng)車(chē)尾氣和生物質(zhì)燃燒，黑碳主要由不完全燃燒產(chǎn)生。探究北京地區(qū)氣溶膠與云之間的關(guān)系，通過(guò)對(duì)北京地區(qū)氣溶膠和云的觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，探究氣溶膠對(duì)云形成和云微物理特性的影響。氣溶膠作為云凝結(jié)核，能夠影響云的形成和發(fā)展。當(dāng)氣溶膠濃度較高時(shí)，云凝結(jié)核的數(shù)量增加，使得水汽更容易在其上凝結(jié)，從而增加云滴的數(shù)量。這可能導(dǎo)致云滴尺度變小，云的反射率增大，對(duì)太陽(yáng)輻射的散射作用增強(qiáng)。氣溶膠還可能影響云內(nèi)的微物理過(guò)程，如冰晶的形成和增長(zhǎng)。在有氣溶膠存在的情況下，冰晶的形成可能會(huì)受到抑制或改變，從而影響云的降水效率。研究還發(fā)現(xiàn)，云對(duì)氣溶膠也有一定的清除作用，云內(nèi)的水滴或冰晶在增長(zhǎng)過(guò)程中能夠捕獲氣溶膠粒子，從而降低大氣中的氣溶膠濃度。3.3.2長(zhǎng)三角背景區(qū)域云凝結(jié)核活化特征長(zhǎng)三角地區(qū)作為我國(guó)經(jīng)濟(jì)最為發(fā)達(dá)的區(qū)域之一，其云凝結(jié)核活化特征對(duì)于理解該地區(qū)的云物理過(guò)程和降水機(jī)制具有重要意義。通過(guò)長(zhǎng)期觀測(cè)，深入研究該區(qū)域云凝結(jié)核活化特征和預(yù)報(bào)方案，對(duì)于提高氣象預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性和精細(xì)化程度具有重要價(jià)值。利用先進(jìn)的觀測(cè)儀器，對(duì)長(zhǎng)三角背景區(qū)域的云凝結(jié)核進(jìn)行長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)，分析其活化特征。云凝結(jié)核的活化與多種因素密切相關(guān)，其中過(guò)飽和度是一個(gè)關(guān)鍵因素。在一定的過(guò)飽和度下，云凝結(jié)核能夠吸附水汽，形成云滴。研究發(fā)現(xiàn)，長(zhǎng)三角背景區(qū)域云凝結(jié)核的活化特征呈現(xiàn)出明顯的季節(jié)變化。在夏季，由于氣溫較高，水汽蒸發(fā)旺盛，大氣中的水汽含量相對(duì)較高，云凝結(jié)核的活化能力較強(qiáng)。此時(shí)，云凝結(jié)核更容易吸附水汽，形成云滴，使得云滴數(shù)濃度相對(duì)較高。而在冬季，氣溫較低，水汽含量相對(duì)較少，云凝結(jié)核的活化能力較弱。云凝結(jié)核吸附水汽的能力下降，云滴數(shù)濃度相對(duì)較低。云凝結(jié)核的活化還與氣溶膠的化學(xué)組成和物理性質(zhì)有關(guān)。氣溶膠中的可溶性物質(zhì)，如硫酸鹽、硝酸鹽等，能夠增加云凝結(jié)核的吸濕性，提高其活化能力。氣溶膠的粒徑大小也會(huì)影響云凝結(jié)核的活化，較小粒徑的氣溶膠通常具有更大的比表面積，更容易吸附水汽，從而提高云凝結(jié)核的活化能力。為了準(zhǔn)確預(yù)測(cè)云凝結(jié)核的活化，建立了相應(yīng)的預(yù)報(bào)方案。該預(yù)報(bào)方案綜合考慮了多種因素，包括氣象條件、氣溶膠特性等。在氣象條件方面，考慮了溫度、濕度、風(fēng)速、風(fēng)向等因素對(duì)云凝結(jié)核活化的影響。較高的溫度和濕度有利于云凝結(jié)核的活化，而風(fēng)速和風(fēng)向則會(huì)影響氣溶膠的擴(kuò)散和傳輸，進(jìn)而影響云凝結(jié)核的分布和活化。在氣溶膠特性方面，考慮了氣溶膠的濃度、化學(xué)組成、粒徑分布等因素。通過(guò)對(duì)這些因素的綜合分析，利用數(shù)值模擬和統(tǒng)計(jì)分析方法，建立了云凝結(jié)核活化的預(yù)報(bào)模型。該模型能夠根據(jù)當(dāng)前的氣象條件和氣溶膠特性，預(yù)測(cè)云凝結(jié)核的活化情況，為氣象預(yù)報(bào)提供重要的參考依據(jù)。在實(shí)際應(yīng)用中，該預(yù)報(bào)方案取得了較好的效果。通過(guò)與實(shí)際觀測(cè)數(shù)據(jù)的對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)，該預(yù)報(bào)方案能夠較為準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)云凝結(jié)核的活化，為氣象預(yù)報(bào)提供了有力的支持。在降水預(yù)報(bào)中，利用該預(yù)報(bào)方案預(yù)測(cè)云凝結(jié)核的活化情況，能夠更準(zhǔn)確地判斷降水的可能性和強(qiáng)度，提高降水預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性。3.4青藏高原地區(qū)3.4.1那曲地區(qū)夏季云和降水微物理特征那曲地區(qū)位于青藏高原中部，獨(dú)特的地理位置和復(fù)雜的地形地貌，造就了其特殊的氣候條件。夏季，該地區(qū)云的形成和降水過(guò)程受到多種因素的影響，包括高原熱力作用、大氣環(huán)流以及地形抬升等。通過(guò)數(shù)值模擬和觀測(cè)相結(jié)合的方法，能夠深入剖析該地區(qū)夏季云的微物理特征及降水形成機(jī)理。利用WRF模式中的雙參數(shù)云微物理方案（WDM6），對(duì)那曲地區(qū)2017年夏季一次降水過(guò)程進(jìn)行模擬，發(fā)現(xiàn)該地區(qū)夏季降水主要由積云降水和層云降水組成。積云降水通常發(fā)生在午后，此時(shí)太陽(yáng)輻射強(qiáng)烈，地面受熱不均，導(dǎo)致空氣強(qiáng)烈對(duì)流上升。水汽在上升過(guò)程中迅速冷卻凝結(jié)，形成積云。積云內(nèi)的云滴數(shù)濃度較高，云滴粒徑分布較寬，大云滴和小云滴都有一定的比例。在積云發(fā)展旺盛階段，云內(nèi)的上升氣流和下沉氣流相互作用，使得云滴不斷碰并增長(zhǎng)，當(dāng)云滴增長(zhǎng)到一定程度，就會(huì)形成降水。層云降水則多發(fā)生在夜間或清晨，是由于夜間地面輻射冷卻，大氣中的水汽在較低高度凝結(jié)形成層云。層云內(nèi)的云滴數(shù)濃度相對(duì)較低，云滴粒徑分布較窄，以小云滴為主。層云降水的形成主要是通過(guò)云滴的凝結(jié)增長(zhǎng)和碰并增長(zhǎng)過(guò)程。對(duì)那曲地區(qū)夏季云的微物理特征進(jìn)行觀測(cè)分析，發(fā)現(xiàn)云滴數(shù)濃度與氣溶膠濃度密切相關(guān)。在氣溶膠濃度較高的區(qū)域，云滴數(shù)濃度也相對(duì)較高。這是因?yàn)闅馊苣z粒子可以作為云凝結(jié)核，促進(jìn)水汽的凝結(jié)，增加云滴的數(shù)量。云滴粒徑分布還受到上升氣流速度的影響。在上升氣流速度較快的區(qū)域，云滴能夠迅速增長(zhǎng)，云滴粒徑分布相對(duì)較寬；而在上升氣流速度較慢的區(qū)域，云滴增長(zhǎng)緩慢，云滴粒徑分布相對(duì)較窄。那曲地區(qū)夏季云的液態(tài)含水量和冰水含量也呈現(xiàn)出一定的變化規(guī)律。在積云中，液態(tài)含水量較高，冰水含量相對(duì)較低；而在層云中，液態(tài)含水量相對(duì)較低，冰水含量較高。這是由于積云的溫度相對(duì)較高，水汽主要以液態(tài)形式存在；而層云的溫度相對(duì)較低，水汽更容易凝結(jié)成冰晶，導(dǎo)致冰水含量增加。那曲地區(qū)夏季降水的形成機(jī)理較為復(fù)雜，涉及多種微物理過(guò)程的相互作用。在降水形成初期，云滴主要通過(guò)凝結(jié)增長(zhǎng)和碰并增長(zhǎng)過(guò)程逐漸增大。隨著云滴的增大，重力作用逐漸增強(qiáng)，當(dāng)云滴的重力大于上升氣流的托舉力時(shí)，云滴就會(huì)開(kāi)始下落。在下落過(guò)程中，云滴會(huì)繼續(xù)與周?chē)脑频魏退l(fā)生碰并，進(jìn)一步增大。當(dāng)云滴增大到一定程度，就會(huì)形成雨滴，產(chǎn)生降水。在降水過(guò)程中，冰晶的作用也不容忽視。在溫度較低的云層中，冰晶可以通過(guò)凝華和碰并過(guò)程增長(zhǎng)，形成雪花或霰等冰相粒子。這些冰相粒子在下落過(guò)程中，會(huì)與液態(tài)水發(fā)生相互作用，促進(jìn)降水的形成。3.4.2沿青藏高原同緯度帶降水云系垂直結(jié)構(gòu)沿青藏高原同緯度帶，由于地形和大氣環(huán)流的影響，降水云系的垂直結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出獨(dú)特的特征。利用數(shù)值模擬和衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)，對(duì)該區(qū)域降水云系垂直結(jié)構(gòu)及其微物理特征進(jìn)行深入分析，有助于揭示該地區(qū)降水的形成機(jī)制和變化規(guī)律。通過(guò)數(shù)值模擬研究發(fā)現(xiàn)，沿青藏高原同緯度帶降水云系的垂直結(jié)構(gòu)主要包括對(duì)流層低層的暖云區(qū)和對(duì)流層高層的冷云區(qū)。在暖云區(qū)，云滴主要由液態(tài)水組成，云滴數(shù)濃度較高，云滴粒徑分布較寬。暖云區(qū)的云滴增長(zhǎng)主要通過(guò)碰并過(guò)程，當(dāng)云滴增長(zhǎng)到一定程度，就會(huì)形成雨滴，產(chǎn)生降水。在冷云區(qū)，云滴主要由冰晶組成，冰晶濃度較高，冰晶形狀多樣。冷云區(qū)的降水形成主要通過(guò)冰晶的凝華和碰并過(guò)程，以及冰晶與過(guò)冷水滴的相互作用。在冷云區(qū)，冰晶可以通過(guò)凝華過(guò)程不斷增長(zhǎng)，當(dāng)冰晶增長(zhǎng)到一定程度，就會(huì)形成雪花或霰等冰相粒子。這些冰相粒子在下落過(guò)程中，會(huì)與過(guò)冷水滴發(fā)生碰并，形成更大的冰相粒子，最終形成降水。利用衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)對(duì)沿青藏高原同緯度帶降水云系的垂直結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀測(cè)分析，發(fā)現(xiàn)該區(qū)域降水云系的云頂高度和云底高度存在明顯的變化。在地形復(fù)雜的地區(qū)，如山脈附近，云頂高度和云底高度變化較大，云系的垂直結(jié)構(gòu)也更為復(fù)雜。這是因?yàn)榈匦蔚奶饔檬沟每諝馍仙鋮s凝結(jié)，形成云系。在山脈的迎風(fēng)坡，云系的垂直高度較高，云內(nèi)的上升氣流和下沉氣流相互作用，使得云系的垂直結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜。而在山脈的背風(fēng)坡，由于氣流下沉，云系的垂直高度較低，云系的垂直結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單。降水云系的液態(tài)水含量和冰水含量也存在明顯的垂直分布差異。在對(duì)流層低層，液態(tài)水含量較高，冰水含量相對(duì)較低；而在對(duì)流層高層，液態(tài)水含量相對(duì)較低，冰水含量較高。這是由于對(duì)流層低層溫度較高，水汽主要以液態(tài)形式存在；而對(duì)流層高層溫度較低，水汽更容易凝結(jié)成冰晶，導(dǎo)致冰水含量增加。沿青藏高原同緯度帶降水云系的垂直結(jié)構(gòu)和微物理特征還受到大氣環(huán)流的影響。在不同的大氣環(huán)流形勢(shì)下，該區(qū)域降水云系的垂直結(jié)構(gòu)和微物理特征會(huì)發(fā)生明顯的變化。在西風(fēng)帶控制下，降水云系主要由西風(fēng)氣流帶來(lái)的水汽形成，云系的垂直結(jié)構(gòu)相對(duì)較為穩(wěn)定。而在季風(fēng)環(huán)流影響下，降水云系的垂直結(jié)構(gòu)和微物理特征會(huì)隨著季風(fēng)的進(jìn)退而發(fā)生變化。在夏季風(fēng)盛行時(shí)，來(lái)自海洋的暖濕氣流帶來(lái)大量水汽，使得降水云系的垂直高度增加，云內(nèi)的液態(tài)水含量和冰水含量也相應(yīng)增加。四、影響我國(guó)不同區(qū)域云宏微觀物理量分布的因素4.1地形因素4.1.1山脈對(duì)云的阻擋與抬升作用山脈作為地球表面的顯著地形特征，對(duì)云的移動(dòng)、抬升和降水有著深遠(yuǎn)的影響。當(dāng)云在大氣中移動(dòng)時(shí)，遇到山脈阻擋，其運(yùn)動(dòng)軌跡和物理特性會(huì)發(fā)生顯著變化。天山山脈橫亙于我國(guó)新疆地區(qū)，呈東西走向，綿延數(shù)千公里，平均海拔超過(guò)4000米。當(dāng)來(lái)自大西洋的暖濕氣流向東移動(dòng)，遇到天山山脈時(shí)，氣流受到山脈的阻擋，無(wú)法繼續(xù)向東推進(jìn)。暖濕氣流被迫沿山坡向上爬升，在爬升過(guò)程中，空氣逐漸稀薄，氣壓降低，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程，空氣的溫度會(huì)隨之降低。當(dāng)空氣冷卻到露點(diǎn)溫度時(shí)，水汽就會(huì)達(dá)到飽和狀態(tài)，多余的水汽便會(huì)析出，凝結(jié)成小水滴或冰晶，從而形成云。這種由于地形抬升作用形成的云，通常在山脈的迎風(fēng)坡大量聚集，使得迎風(fēng)坡的云量明顯多于背風(fēng)坡。在天山山脈的北坡，年平均云量可達(dá)6-7成，而南坡由于處于背風(fēng)坡，年平均云量?jī)H為4-5成。地形抬升作用還會(huì)影響云的垂直結(jié)構(gòu)和降水特性。在天山山脈的迎風(fēng)坡，由于暖濕氣流持續(xù)上升，云的垂直發(fā)展較為旺盛，云厚較大。研究表明，天山山脈北坡的云層厚度可達(dá)3千米至5千米，且云內(nèi)的上升氣流和下沉氣流相互作用，使得云內(nèi)的微物理過(guò)程更加復(fù)雜。在這種情況下，云滴更容易通過(guò)碰并、凝結(jié)等過(guò)程增長(zhǎng)，從而增加降水的可能性。天山山脈北坡的年降水量可達(dá)400毫米至600毫米，是新疆地區(qū)降水較為豐富的區(qū)域之一。而在背風(fēng)坡，由于氣流下沉，空氣增溫，水汽不易凝結(jié)，云量較少，云的垂直厚度也較小。天山山脈南坡的云層厚度一般在1千米至2千米之間，年降水量?jī)H為100毫米至200毫米，氣候較為干旱。山脈對(duì)云的阻擋和抬升作用還會(huì)導(dǎo)致云的類(lèi)型發(fā)生變化。在天山山脈的迎風(fēng)坡，由于暖濕氣流的強(qiáng)烈上升，常常會(huì)形成積雨云等對(duì)流云。積雨云的云底高度較低，一般在幾百米以下，頂部可伸展到對(duì)流層頂部，高度可達(dá)十幾千米。積雨云內(nèi)對(duì)流活動(dòng)強(qiáng)烈，常伴有閃電、雷鳴、暴雨等強(qiáng)對(duì)流天氣。而在背風(fēng)坡，由于氣流下沉，大氣較為穩(wěn)定，常形成層云、高積云等穩(wěn)定云系。層云通常呈灰色，云底高度較低，常帶來(lái)小雨或毛毛雨；高積云的云塊較小，呈灰白色或灰色，常成群、成行或成波狀排列。4.1.2地形引起的局地環(huán)流對(duì)云的影響除了山脈的阻擋和抬升作用外，地形引起的局地環(huán)流，如山谷風(fēng)、海陸風(fēng)等，也對(duì)云的形成和發(fā)展有著重要影響。山谷風(fēng)是山區(qū)常見(jiàn)的一種局地環(huán)流，其形成與山坡和山谷受熱不均密切相關(guān)。在白天，山坡接受太陽(yáng)輻射，溫度迅速升高，山坡上的空氣受熱膨脹上升，形成谷風(fēng)。谷風(fēng)將山谷中的水汽和熱量向上輸送，當(dāng)水汽上升到一定高度，遇冷便會(huì)凝結(jié)成云。在夜晚，山坡散熱較快，溫度迅速降低，山坡上的空氣冷卻收縮下沉，形成山風(fēng)。山風(fēng)將山坡上的冷空氣和水汽向下輸送，使得山谷中的水汽含量增加，也有利于云的形成。在祁連山南麓地區(qū)，山谷風(fēng)環(huán)流特征明顯。研究表明，該地區(qū)谷風(fēng)風(fēng)速最大值出現(xiàn)在午后，最小值出現(xiàn)在清晨。在午后，谷風(fēng)將山谷中的水汽向上輸送，使得山區(qū)的云量增加，云層厚度增大。而在清晨，山風(fēng)將山坡上的冷空氣和水汽向下輸送，導(dǎo)致山谷中的水汽凝結(jié)，形成云霧。山谷風(fēng)還會(huì)影響云的類(lèi)型。在白天，谷風(fēng)導(dǎo)致的上升氣流較強(qiáng)，常形成積云等對(duì)流云；在夜晚，山風(fēng)導(dǎo)致的下沉氣流較弱，常形成層云等穩(wěn)定云系。海陸風(fēng)是沿海地區(qū)特有的一種局地環(huán)流，其形成與海洋和陸地的熱力性質(zhì)差異有關(guān)。在白天，陸地受熱快，溫度高于海洋，陸地上的空氣受熱膨脹上升，海洋上的空氣則流向陸地，形成海風(fēng)。海風(fēng)將海洋上的水汽輸送到陸地，當(dāng)水汽遇到陸地的冷空氣時(shí)，便會(huì)冷卻凝結(jié)成云。在夜晚，陸地散熱快，溫度低于海洋，海洋上的空氣受熱膨脹上升，陸地上的空氣則流向海洋，形成陸風(fēng)。陸風(fēng)將陸地上的水汽和污染物輸送到海洋，也會(huì)影響海洋上空云的形成和發(fā)展。在我國(guó)東部沿海地區(qū)，海陸風(fēng)現(xiàn)象較為明顯。在夏季，海風(fēng)將海洋上的暖濕水汽輸送到陸地，使得沿海地區(qū)云量增加，常出現(xiàn)積云、層積云等云系。而在冬季，陸風(fēng)將陸地上的冷空氣和水汽輸送到海洋，導(dǎo)致海洋上空的水汽凝結(jié)，形成海霧等天氣現(xiàn)象。海陸風(fēng)還會(huì)影響云的垂直結(jié)構(gòu)和降水特性。在海風(fēng)的作用下，沿海地區(qū)的云垂直發(fā)展較為旺盛，云厚較大，降水概率增加；而在陸風(fēng)的作用下，云的垂直發(fā)展相對(duì)較弱，云厚較小，降水概率降低。4.2氣候因素4.2.1季風(fēng)氣候?qū)υ频挠绊懳覈?guó)東部地區(qū)受季風(fēng)氣候影響顯著，夏季風(fēng)與冬季風(fēng)的交替變化深刻影響著云宏微觀物理量的分布。夏季風(fēng)帶來(lái)豐富的水汽，對(duì)云的形成和發(fā)展產(chǎn)生重要作用。當(dāng)夏季風(fēng)從海洋吹向陸地時(shí)，攜帶了大量來(lái)自海洋的暖濕水汽。以我國(guó)東南沿海地區(qū)為例，夏季風(fēng)從太平洋帶來(lái)充沛的水汽，使得該地區(qū)水汽含量大幅增加。在適宜的上升氣流條件下，水汽迅速冷卻