JGR-A：基于飞机观测的积云核心和边界夹卷混合机制的对比研究
发布时间：2026-03-30编辑：王老师点击量：次
云在地球-大气系统的能量平衡和气候变化中扮演着重要角色。由于对云相关物理过程的理论认识不足，导致模型表征存在较大偏差，这使得云成为气候研究中最大的不确定性来源之一。在众多与云相关的过程中，云与周围环境之间的夹卷混合过程通过影响云的微物理、热力学及动力学特性，进一步加剧了这种不确定性。在积云中，侧向夹卷混合过程尤为重要，且核心区与边缘区的微物理特征差异显著，因此有必要对这两个区域进行夹卷混合机制的对比分析。然而，现有的相关研究大多为定性分析或基于模式模拟，缺乏定量的观测分析。目前尚不清楚核心的夹卷混合过程在多大程度上比边缘更均匀，也不明确核心与边缘夹卷混合机制的差异是否随云体及环境条件的变化而改变。
鉴于此，本研究使用Rain in Cumulus Over the Ocean项目的飞机观测数据，对积云核心区与边界区的夹卷混合机制进行了定量分析。研究发现，由于卷入积云核心的干空气块有更小的尺度和更高的相对湿度，核心的夹卷混合过程相比于边界更加均匀。具体而言，核心的夹卷混合度比边界高0.13。研究进一步分析了不同条件核心与边界均匀混合度的差异，发现核心比边界更均匀的结论在各种条件下均适用。较小的云体宽度、较弱的云内垂直速度、较低的环境相对湿度以及较低的气溶胶浓度都会降低均匀混合度，同时加剧核心与边界均匀混合程度的差异。这些结果深化了对积云核心与边缘区域夹卷混合机制的理论认识，为相关参数化方案的改进提供了依据。
本研究发表在Journal of Geophysical Research: Atmospheres上，论文第一作者郑晓雨为南京信息工程大学大气物理学院直博生，通讯作者为南京信息工程大学陆春松教授，合作者包括南京信息工程大学大气物理学院朱磊博士和广州热带海洋气象研究所高思楠研究员等。该研究得到了国家自然科学基金杰出青年科学基金项目的支持。
图1. 积云核心与边缘区域均匀混合度差异示意图。第一朵积云代表云体宽度较小、垂直速度较弱、环境相对湿度较低及洁净大气条件下的情形；第二朵积云代表云体宽度较大、垂直速度较强、环境相对湿度较高及污染大气条件下的情形。直线箭头表示垂直速度，箭头越长代表垂直速度越强。圆点表示气溶胶粒子，圆点数量越多代表污染程度越高。背景色表示环境相对湿度，颜色越深代表湿度越高。黑色曲线展示了云内均匀混合度的分布情况。
原文：Zheng, X., Lu, C., Zhu, L., Gao, S., Zeng, L., Yan, X., et al. (2025). Comparative study on entrainment‐mixing mechanisms between Cumulus cores and edges based on aircraft observations. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 130, e2025JD045059. https://doi.org/10.1029/2025JD045059
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