大量实验和观测证实，云影响大气的动力和热力过程，改变大气水循环。云的垂直结构可能显著影响大气环流。不同的天气系统也有不同的云结构特征。关于降水云，垂直云结构反映了降水云团的动力学和热结构特征以及微物理特征。

　　飞机探测可直接获取云的宏微观结构特征，是云和降水物理研究的一项基础工作。飞机的穿云探测已经成为确定云中水凝物含量、粒子浓度和粒子谱分布等特性的一种基本方法。华北地区飞机测量的大部分研究工作集中在层状云中冰晶的形成过程及其对降水的影响。机载Ka波段云雷达（KPR）能够观测到飞机穿透云层过程中降水云中云粒子特征的宏观结构，然后将这些数据与其他微物理仪器的数据结合，获得微物理观测数据集。

　　之前的研究中，如果液态水含量（LWC）较高且气溶胶量不太大，则云滴浓度（Nc）和云滴有效半径（Re）都会随着气溶胶浓度（Na）的增加而增加；然而，如果LWC较低或较高，但气溶胶量过多，则Nc增加，但Re随着Na的增加而减少。

　　鉴于此，北京市人工影响天气中心和中国科学院大气物理研究所等单位，整理了飞机探测资料，基于2018年8月5日在保定收集的云探测数据，结合KPR研究了积云的微物理特征。

　　研究发现，在积云中，大多数云粒子的直径在7到10微米之间，而在层云中，大多数云粒子的直径不超过2微米。在1500米以上的高液态水含量区域，Nc变化不大，Na含量降低。在行星边界层中,高Na值介于300和1853cm^-3之间，河北地区8月份的地表附近Na值低于秋冬季节。本研究的云均为纯液相云，且以球形粒子为主。

　　积云中的强上升气流增加了云滴的峰值半径和数浓度，拓宽了云滴谱；较低的空气温度有利于粒子的凝结增长，并产生较大的液滴。由于积云对流较强，飞机对积云探测能力有限，如果飞机能在对流发展旺盛阶段深入探测，是值得我们进一步探讨积云云物理特征的科学问题。

Cumulus clouds observed by airplane (Credit: Delong Zhao)

　　Citation:

　　Lei Wei, Mengyu Huang, Rong Zhang, Yuhuan Lü, Tuanjie Hou, Hengchi Lei, Delong Zhao, Wei Zhou, Yuan Fu, 2021. Microphysical characteristics of precipitating cumulus cloud based on airborne Ka-band cloud radar and droplet measurements. Atmospheric and Oceanic Science Letters, https://doi.org/10.1016/j.aosl.2021.100134.