基于多源觀測資料的江淮氣旋北部層狀云系宏微觀特征

摘要 基于衛星、組網天氣雷達、毫米波云雷達和飛機等觀測資料以及ERA5再分析資料，對2023年4月4日河北南部一次層狀云降水過程進行分析。結果表明，此次降水過程是高空槽、江淮氣旋以及低空急流共同影響下的江淮氣旋北部層狀云降水過程。云系結構分析表明，江淮氣旋進入成熟階段后，云系向東北方向移動，云頂高度介于8至11 km，云系發展深厚。在降水發展時段，云中冰相粒子占主導地位，微物理轉化過程主要涉及冰晶的凝華增長、聚并增長以及淞附增長。在降水消散時段，云中同樣以冰相粒子為主，但云頂和云底降低，冰晶層變得淺薄，云中存在冰晶繁生過程。

關鍵詞層狀云降水;云宏微觀特征;飛機觀測;多源觀測;江淮氣旋

水是事關國計民生的基礎性自然資源和戰略性經濟資源。人多水少、水資源時空分布不均是我國面臨的基本水情。我國人均水資源量僅為世界平均水平的35％，全國有近三分之二的城市存在不同程度的缺水問題，尤其是北方地區。除了本身的水資源短缺問題外，全球變暖進一步加劇了華北地區的水資源短缺。自20世紀70年代以來，華北地區降水呈減少趨勢（葉篤正和黃榮輝，1991），近20年干旱頻發（臧迪等，2021）。從全年角度來看，華北特別是河北，春季易發生干旱（郝立生等，2010），而春季是小麥等糧食作物及蔬果等經濟作物萌芽、拔節和生長發育的關鍵期。為緩解水資源短缺、保障糧食安全，河北地區春季常態化開展人工增雨作業，主要目標云系是較為穩定的層狀云。

層狀云降水是華北地區春季降水的一種主要形式（黃敏松和雷恒池等，2022），可在不同的天氣系統中產生，包括西來槽、冷鋒、低渦、氣旋、切變線及回流等。其中，氣旋包括西北渦、黃河氣旋和江淮氣旋（居麗玲，2012）。江淮氣旋是影響中國東部和北部地區的重要天氣系統之一（段英等，1998），在春季常引發復雜的天氣現象，對農業生產、水資源管理及日常生活具有重大影響（魯坦等，2017;Xia and Zhou，2018）。江淮氣旋的形成與高空急流、低層暖濕氣流及不同溫度空氣的相互作用密切相關，典型表現為低壓系統，伴有強降水帶，外圍通常為較弱的層狀云降水（徐夏囡和焦佩金，1982;張汝秀和王蒸民，1988）。江淮氣旋北部的降水性層狀云系常為華北帶來廣泛的層狀云或層積混合云降水，這些云系通常具有良好的人工增雨潛力，可有效緩解華北春季干旱（孫鴻娉等，2011）。因此，深入研究江淮氣旋北部云系中的微物理過程和降水機制，對提高人工影響天氣操作的有效性、進而改善華北水資源短缺具有重要意義。

Rosenfeld and Ulbrich（2003）的研究強調了云微物理過程對降雨率的重要影響。游來光等（2002）的研究表明，華北層狀云的降水過程基本符合“播撒-供給”云導致降水的總體概念，由此他們建立了其概念模型。洪延超和周非非（2005）利用一維層狀云模式模擬研究了冷鋒降水性層狀云系中“播撒-供給”云的微物理結構特征。郭學良等（2021）總結前人研究時發現，在云層較薄的層狀云區域中，過冷水含量有限，云中冰（雪）晶的凝華和聚并增長起主導作用，這種情況不完全符合“播撒-供給”模型的降水形成機制。然而，在云層較厚、過冷水含量豐富的層狀云中，凝華、聚并及凇附增長則成為主導過程，較好符合了“播撒-供給”機制。此外，大量研究（齊彥斌等，2007;封秋娟等，2021;馬新成等，2021）表明，我國北方降水過程的形成機制主要遵循“凝華-聚并”機制。雖然過去的研究總結了北方層狀云降水的主要機制，但未能系統總結不同天氣系統對應的層狀云微物理結構。

本文針對河北南部地區一次江淮氣旋北部層狀云降水過程，利用毫米波云雷達、雨滴譜儀等高精度儀器對云和降水過程進行了詳細觀測。同時，河北省人工影響天氣中心使用King-350人工增雨飛機對云系開展了原位觀測，獲取了云內粒子的微物理特征參數。這些空-地聯合觀測數據為本研究提供了江淮氣旋背景下層狀云宏微觀結構特征和降水形成微物理過程的寶貴信息。本研究旨在基于以上多源觀測數據深入分析和討論不同降水時段的云內微物理過程，以及這些過程是如何影響降水的，以進一步豐富對江淮氣旋北部層狀云系微物理特征的認識，揭示降水過程中的關鍵微物理機制，為更準確地預測降水事件和改進人工影響天氣技術提供科學依據。

1 設備、數據與方法

1.1 觀測設備和數據簡介

位于華北的重大人影服務保障基地（以下簡稱重大基地），是中國氣象局人工影響天氣中心的關鍵試驗基地之一。該基地包含4個云物理超級站，具有從水汽、風、云到降水的多種類多要素觀測設備，實現了水汽-氣溶膠-云-降水多要素云物理垂直廓線的觀測。本文數據來自位于河北省石家莊市欒城區的云物理超級站（以下簡稱河北欒城云物理超級站），其擁有毫米波云雷達（cloud radar，CR;以下簡稱云雷達）、微型降水垂直觀測儀（micro-rain radar，MRR-2;以下簡稱微雨雷達）、激光云高儀（laser cloud ceilometer）以及雨滴譜儀（raindrop spectrometer）等，共計13類地基特種觀測設備。圖1中紅圓圈標注的位置為河北欒城云物理超級站所在地。

基地云雷達是Ka波段全相參脈沖多普勒云雷達，波長為8.5 mm（35.5 GHz±10 MHz），采用全固態設計、雙發射雙接收的線極化方式，能夠觀測60 km范圍內的非降水云、弱降水云和弱降水現象。該云雷達可以測量水平極化雷達反射率（horizontal reflectivity，ZH）、垂直極化雷達反射率（vertical reflectivity，ZV）、多普勒徑向速度（Doppler radial velocity，V）、多普勒速度譜寬（Doppler velocity spectrum width，W）和線性退極化比（linear depolarization ratio，LDR）等參數。同時，其采用1 μs和6 μs的組合脈沖，壓縮至0.2 μs進行探測，并在0.9 km處對雷達反射率因子進行了拼接。

雨滴譜儀是DSG5型降水現象儀。它利用紅外激光技術（infrared laser technology，ILT）和數字信號處理系統（digital signal processing system，DSP）來計算水滴的大小和下落速率，并對其進行分類，能夠精確測量不同降水現象類型的降水量、降水粒子大小和下落速率。

本文使用的飛機探測資料來源于河北省人工影響天氣中心搭載在“空中國王350飛機”的機載探測儀器，包括由Droplet Measurement Technologies（DMT）公司生產的云粒子探頭（cloud droplet probe，CDP;Lance et al.，2010）、云粒子成像探頭（cloud imaging probe，CIP;張榮等，2021），以及由Stratton Park Engineering Company（SPEC）生產的云粒子成像儀（cloud particles imager，3V-CPI）、Aventech公司生產的飛機綜合氣象要素測量系統（aircraft-integrated meteorological measurement system，AIMMS-20）和GPS定位數據傳輸系統。這些探測設備可以提供探測位置、高度、氣壓、溫度和液水質量濃度等關鍵氣象數據。特別值得一提的是3V-CPI探頭，它配備了一個1 024像素×1 024像素的CMOS相機和數據采集系統，能夠測量直徑范圍為2.3～2 300 μm的粒子，具有2.3 μm的分辨率，并能以400幀／s的速度進行采樣。每一幀能夠對超過25個粒子進行成像。CPI圖像和粒子參數可在飛機上實時顯示，而其后處理軟件能夠導出粒子周圍的周長，計算長度、寬度和面積，甚至自動區分水滴和冰粒。得益于CPI測量儀高速率的采樣和高分辨率的優勢，所得資料能夠精確反映云層中的實際情況。具體的儀器參數詳見表1。

本文使用的高度場、溫度場、濕度場和風場數據均來源于ECMWF Reanalysis v5（ERA5）數據集（Hersbach et al.，2020）。降水數據和組網業務天氣雷達數據來自中國氣象局國家氣象信息中心提供的中國區域多源融合實況分析產品，這些數據集提供了全面準確的降水和天氣雷達信息。同時，本文還使用國家衛星氣象中心的FY-4B衛星反演的云產品數據，對云的宏觀特征進行分析。

1.2 空地協同觀測方案

為了解本次降水性層狀云系的垂直結構，人工增雨飛機King-350（B-3523）于2023年4月4日10：27（北京時，下同）到達河北欒城云物理超級站上空，采用盤旋上升的方式進行垂直探測（10：27—10：54;圖1），垂直探測高度為1 000～6 500 m，溫度區間為0～-20 ℃，0 ℃層高度約為1 000 m，飛機于10：54結束探測、離開河北欒城云物理超級站。

2 天氣背景與降水概況

2.1 天氣背景

圖2給出了2023年4月4日08時的天氣形勢。在500 hPa高度層（圖2a），河北省全境位于高空槽的前部，溫度場落后于高度場，槽后有冷空氣向南移動，而槽前則有西南方向的暖空氣流入。在700 hPa高度層（圖2b），有倒槽向西伸展進入我國北部地區，河北省位于高空槽的前部，有東南方向的暖濕氣流流入。850 hPa高度層的風場（圖2c）顯示，華東和華北地區受江淮氣旋影響，河北中南部位于江淮氣旋北部，風速達到急流強度，河北中南部位于急流軸的出口區右側。在高空槽、江淮氣旋和急流的共同影響下，河北省大部分地區形成了高層輻散和低層輻合的動力條件，低層的暖濕空氣被大范圍抬升，形成了層狀降水云系。

此外，4月4日08時邢臺探空資料（圖3）表明，河北中南部低層大氣的整體相對濕度較高，同時有一定的對流有效位能（convective available potential energy，CAPE），為33.6 J／kg，大氣處于一種弱不穩定的狀態，云內可能存在弱的對流過程。這點在組合反射率中也有所體現。

2.2 降水概況

受高空槽、江淮氣旋以及低空急流的影響，2023年4月4日華東和華北地區出現了一次大范圍的積層混合云降水過程。從4日00時—5日00時的累積降水分布（圖4）來看，存在兩條帶狀降水區，分別與江淮氣旋暖鋒和冷鋒相對應，降水量較大，以對流性降水為主，伴隨弱降水區域。其中河北地區位于暖鋒降水頂部的弱降水區，雨帶呈現東北-西南走向，降水強度為小到中雨、局地大到暴雨。由圖4可見，4日大雨主要出現在河北石家莊市和滄州市。

河北欒城云物理超級站的雨滴譜儀觀測（圖5）顯示，4月4日降水主要集中在當天04時至20時。在該時間段內，觀測到的雨強最大值可達到3 mm／h。

3 云宏觀特征

在這次天氣過程中，河北南部地區受到江淮氣旋北部云系的顯著影響。由于這些云系的持續時間長，所以4日該地區出現了持續16 h的降水。從FY-4B衛星的云產品（圖6）可以看出，河北上空的云系已經顯示出氣旋云系的基本特征，云系隨后逐漸發展成典型的逗點形狀氣旋云系結構。

4月4日凌晨，江淮氣旋頂部的主要云系位于山西東部和河北南部。隨著時間的推移，這些云系逐漸向東北方向移動。至4日18時，云系主體已離開河北南部地區。這些云系發展深厚，具體表現在主云帶（對流云帶）的云黑體亮溫（cloud black body brightness temperature，TBB）為-65～-35 ℃。此外，外圍的層狀云系TBB為-10～-25 ℃，處于“播云溫度窗”（周毓荃等，2008），即人工影響天氣作業適宜溫度范圍。云系的垂直發展也相當旺盛，云頂高度（cloud top height）主要集中在8～11 km。

圖7顯示，雷達回波上的江淮氣旋云系呈現為典型的逗點形狀，云系外圍主要以層狀云為主。層狀云回波強度主要集中在5～30 dBZ。云中有積云存在，回波強度為30～40 dBZ。層狀云區呈明顯的東北-西南走向，并且隨時間逐漸伸長。

4 云系微物理過程分析

河北欒城云物理超級站的云雷達、激光云高儀和雨滴譜儀成功觀測到了此次降水過程。

圖8給出了云雷達反射率因子、徑向速度、速度譜寬、反演得到的云粒子相態，以及不同高度層云粒子的圖像。相態反演算法來自Chen et al.（2021）。圖8顯示，云系的整體分布較均勻，在1.0～1.5 km高度處，有明顯的融化層亮帶，表明此次降水為層狀云降水。反射率因子從云頂向下逐漸增大（由-40 dBZ增大至10 dBZ），一直增大到融化層亮帶，然后再減小。在云頂部分，云雷達探測到的云呈現絲縷狀，表明這部分云已開始冰晶化（黃毅梅等，2017）。

在融化層以上，云雷達的徑向速度為-0.5～-2.0 m／s，粒子呈下落態勢。這表明大氣運動沒有顯著影響冰相粒子的下落，從而間接證明了這次降水過程主要為層狀云降水（Ye and Lee，2021）。

綜合云雷達的反射率因子和雨滴譜儀的雨強數據，可將降水劃分為2個時段：4日04—10時的降水發展時段;10—20時的降水消散時段。在降水發展時段，云系發展較為旺盛，云頂高度為7～8 km，云底高度（來自激光云高儀）為1.2～1.5 km。在降水消散時段，云頂高度有所下降，經過一個短暫的升高階段后，云頂高度穩定在4 km左右，云層變薄;云底高度有所下降，為0.5～1.0 km。至20時，此次降水過程結束，云系逐漸消散。

為了更深入地討論江淮氣旋頂部云系演變過程中的微物理過程，下面將結合云雷達和飛機觀測數據，對這2個降水時段進行更為詳細的討論。

4.1 降水發展時段

利用對云雷達反射率因子、徑向速度和速度譜寬進行時間序列的平均處理，給出了降水發展時段和消散時段的垂直廓線分布（圖9）。在降水發展時段，云頂的反射率因子約為-40 dBZ，從云頂向下，雷達反射率因子呈現逐漸增大的趨勢，直到5.3 km處發生明顯下降，隨后再次增大至融化層。在融化層，反射率因子約為10 dBZ，之后逐漸減小。值得注意的是，3.8 km以上的增長趨勢相對平緩，而3.8 km以下的增長趨勢則更為陡峭。

云雷達的相態反演結果顯示，在降水發展時段，云系以冰相粒子為主。在3.8 km以上區域，云內主要為冰晶粒子。這一高度層的雷達反射率因子增長緩慢，徑向速度變化較小，速度譜寬基本無明顯變化。鑒于本文分析的江淮氣旋北部層狀云區位于江淮氣旋對流云區的后方，可知云內的冰晶粒子由對流云區掉落的小冰晶粒子和層狀云區核化后的小冰晶組成，且在下降過程中經歷了緩慢的凝華增長。在1.8～3.8 km區間，雷達反射率因子增長速度加快，冰晶粒子開始更快地增長，以聚并增長和淞附增長為主，同時也伴隨著凝華增長，形成雪和霰粒子。1.8 km以下區域主要為雨滴，表明雪和霰粒子經過融化層，轉變為液態雨滴。

4.8～5.3 km處雷達反射率減小，可能與該高度層相對濕度較低有關。干層的出現會導致冰晶升華、冰晶粒徑減?。▽O嘯申等，2023）。由于雷達反射率因子與粒子直徑的六次方及粒子數濃度呈正比，所以粒徑的減小若未伴隨粒子數濃度的顯著增加，則將導致雷達反射率降低。

4.2 降水消散時段

隨著江淮氣旋云系向東北方向移動，其尾部逐漸覆蓋河北上空，導致層狀云逐步變薄并進入降水消散時段。在這一時段，云雷達反射率因子隨高度的變化趨勢與降水發展時段相似，其值為-37～8 dBZ，相較于降水發展時段略有減小。整體來看，融化層以上的區域，隨著高度增加，兩個時段雷達反射率因子的差異逐漸增大。約在3.8 km高度處，雷達反射率因子驟減。在降水消散時段，除融化層以外，其他高度的徑向速度普遍低于發展時段，但速度譜寬在大部分高度卻更大。

從宏觀特征來看，降水消散時段與發展時段最顯著的區別是云頂高度的明顯下降。根據云雷達的相態反演結果可知，降水消散時段的冰晶層變得淺薄，甚至消失。雪和雨滴兩種云粒子的垂直分布與降水發展時段相比沒有明顯變化。此外，值得注意的是，在消散時段，云底高度范圍為0.5～1.0 km，低于降水發展時段的云底高度。

風廓線雷達的觀測結果（圖略）顯示，消散時段高層風向逐漸轉變為偏西風，12時之后完全轉變。干冷空氣的到來吹散了上層的冰晶，抑制了這些冰晶的凝華增長，導致上層冰晶顯著減少，只剩下3.8 km以下的“雪層”。在“雪層”中，冰相粒子主要來源于江淮氣旋中的對流區。對流區中的雪粒子在長大后落入層狀云區，并在此區域內繼續經歷冰相粒子的增長過程。整體而言，由于云系上層云粒子的減少，導致降水粒子的數量減少，質量減小，最終導致降水結束。這一現象與降水消散時段云雷達反射率因子整體小于發展時段、云底高度降低的觀測結果一致。降水消散時段的速度譜寬較大，表明云內冰晶粒子的相對運動更加劇烈。因此，這一時段冰相粒子的增長速度較快，雷達反射率因子的增長趨勢變得陡峭。降水消散時段開始時，云中冰晶粒子較多，這就解釋了為什么這一時段的雨強并未明顯減弱、反而略有加強的原因。此外，在降水消散時段，2 km以上的云雷達反射率因子與發展時段相比明顯減小，但徑向速度沒有明顯差別，這表明消散時段空氣對流比發展時段有明顯減弱?？諝鈱α鞯拿黠@變化也是降水消散時段的主要特征。隨著云系繼續移動，云系尾部逐漸覆蓋到基地上空，從對流云區掉落的粒子逐漸減少，云內冰相粒子被進一步消耗，云系變薄，降水量逐漸減少，直至云系完全移出區域，降水過程結束。

在此時段（10：27—10：54），飛機在基地上空進行了垂直探測，探測結果如圖10所示。從CDP測得的云滴數濃度垂直廓線可見，云滴數濃度譜呈現出多峰結構，這可能是由于飛機在盤旋上升時進出小型對流區造成的。隨著高度的增加，過冷云滴數濃度經歷了3次激增，分別位于1.2～2.0、2.7～3.8和4.0～4.4 km高度層附近，其中在3.25 km高度層，數濃度達到最大值（217.40 cm-3），液水質量濃度最大約為0.11 g·m-3。這些高度層的過冷云滴譜相對較寬，云中多為直徑較小的過冷液滴，粒子直徑主要集中在20 μm以下，粒子數濃度為0.001～112.84 cm-3。隨著高度的增加，CDP譜整體逐漸拓寬。在零度層附近，云滴數濃度呈現小的峰值，約為50 cm-3，直徑集中在20 μm以下。CIP測得的冰晶數濃度垂直廓線顯示，冰晶粒子濃度也出現了多峰結構。在1～2 km的高度區間內，存在一個冰晶數濃度的高值區，粒子數濃度約為564 L-1，粒子有效半徑最大為435.14 μm。分析CIP的粒子譜圖像可知，在3.0～4.4 km高度上，云中主要為直徑小于100 μm的小冰晶粒子，數濃度最大為692 L-1。而在4.4 km以上的高度層，云中多為直徑為200～600 μm的大冰晶，數濃度范圍為0.01～636 L-1。

總體而言，在3.8 km以上的高度層，主要存在有效粒子半徑為200～400 μm的冰晶;隨著高度的降低，冰晶的有效粒子半徑呈現緩慢增大趨勢。3V-CPI的觀測結果表明，這一高度層基本為冰晶。這說明在這一高度層，冰晶增長過程以凝華增長為主;該結論與云雷達觀測和相態反演的結果一致。在1.0～3.8 km高度層，云滴和冰晶共存。通過對3V-CPI拍攝的粒子圖片的回放可知，這一高度層并沒有明顯的液態云滴，而是以雪、針狀冰晶和半融化狀態的冰晶為主。同時，CIP測得的粒子譜隨高度的變化較為劇烈;這表明在這個高度層存在冰相粒子的聚并過程和淞附過程，同時凝華增長過程也在持續發生。

在2.8～3.8 km高度區間內，CDP測量的粒子有效半徑出現了一定的增長，數濃度增加;而CIP測量的粒子有效半徑則略有減少。這一特征表明，在該高度區間存在冰晶破碎繁生的過程，這一結果與前文推論一致。此外，由于這一時段液態水含量較少，此云系并不完全符合傳統的“播撒-供給”機制（seeder-feeder mechanism）。在典型的“播撒-供給”機制中，高層的冰相粒子下落到低層的超飽和云滴中，通過碰并和凝華作用導致降水增加。然而，在本次觀測中，由于缺乏足夠多的液態水，所以這一機制的效率可能受到了限制。

5 結論與討論

本文基于欒城云物理超級站地基特種觀測結合飛機探測、業務天氣雷達以及衛星觀測等資料，對2023年4月4日河北南部地區出現的一次層狀云降水天氣過程（該天氣過程主要受高空槽、江淮氣旋以及低空急流的共同影響）進行了詳細分析，得到如下主要結論：

1）本次降水是江淮氣旋北部的層狀云降水。在850 hPa急流、500 hPa高空槽和700 hPa倒槽相配合的情況下，河北省大部分地區形成了高層輻散和低層輻合的動力條件，使得低層的暖濕空氣被大范圍抬升，形成了層狀降水云系。

2）對組網雷達組合反射率和FY-4B衛星云頂高度、云黑體亮溫的分析表明，江淮氣旋在4日進入成熟階段，氣旋云系呈現逗點形狀的典型氣旋云系結構，云系隨時間向東北方向移動。氣旋北部層狀云區云黑體亮溫為-10～-25 ℃，處于“播云溫度窗”內。云頂高度為8～11 km，云系發展深厚。

3）在降水發展時段，云系以冰相粒子為主。在3.8 km以上區域，冰晶粒子是主要的云粒子類型，這些冰晶粒子主要由對流云區掉落的小冰晶粒子和層狀云區核化后的小冰晶組成，且在下降過程中經歷了緩慢的凝華增長。在1.8～3.8 km區間，云雷達反射率因子的增長速度加快，此高度層內微物理過程涉及冰晶粒子的凝華增長、聚并增長和淞附增長。1.8 km以下區域主要為雨，這是由于冰晶粒子在脫離云層后經歷了融化過程。

4）在降水消散時段，云頂、云底高度下降，冰晶層變得淺薄。12時之后高層風向轉變為偏西風。偏西風吹散了上層的冰晶，抑制了冰晶的凝華增長，導致云頂高度降低、上層冰晶顯著減少。在3.8 km以上高度層，以冰晶粒子為主，主要增長過程為凝華增長。在1.0～3.8 km高度層，以小冰晶和半融化狀態的冰晶為主，主要增長過程為聚并過程和淞附過程，同時凝華增長過程也在持續發生;其中在2.8～3.8 km高度層，存在冰晶破碎繁生過程。同時，該時段由于液態水含量較少，所以不完全符合“播撒-供給”機制。

本研究深入剖析了一次江淮氣旋北部層狀云降水的云微物理過程，為人工影響天氣作業條件監測識別提供了建議。然而，本研究局限于單一案例的分析，未來的研究需聚焦江淮氣旋北部層狀云系，開展多個案例的深入分析，總結提煉特征，增強對此類典型云系的云宏微觀結構及降水形成的科學認識，為更加精準開展人工影響天氣作業提供科學支撐。

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·ARTICLE·

Macro- and micro-structures of stratiform cloud systems in the northern region of the Yangtze-Huaihe cyclone based on multi-source observations

ZHAO Shuwen TAO Yue HU Xiangfeng ZUO Dongfei CHEN Yichen3，LI Junxia WEI Lei SHEN Shujing LI Xiang4

CMA Weather Modification Centre，Beijing 100081，China;

2Hebei Provincial Weather Modification Office，Shijiazhuang 050021，China;

3Beijing Weather Modification Center，Beijing 100089，China;

4School of Atmospheric Sciences／Guangdong Province Key Laboratory for Climate Change and Natural Disaster Studies，Sun Yat-sen University，Zhuhai 519082，China

Abstract This study investigates the macro- and micro-physical characteristics of a stratiform precipitation event in southern Hebei on April 4，2023，influenced by a combination of a high-altitude trough，the Yangtze-Huaihe cyclone，and a low-level jet stream.Leveraging data from the Luancheng Cloud Microphysics Superstation，aircraft observations，operational weather radar，and satellite imagery，the research provides a comprehensive analysis of the cloud microphysical and precipitation processes.The precipitation event，located north of the Yangtze-Huaihe cyclone，was driven by dynamic interactions between a low-level jet at 850 hPa，a high-altitude trough at 500 hPa，and a reversed trough at 700 hPa.These conditions created upper-level divergence and lower-level convergence across Hebei Province，facilitating the large-scale ascent of warm，moist air and the formation of a stratiform cloud system.Analysis of radar reflectivity and FY-4B satellite data，including cloud-top height and blackbody brightness temperature，indicated that the Yangtze-Huaihe cyclone reached its mature stage on April 4，displaying a typical “comma-shaped” cloud structure that moved northeastward over time.The stratiform cloud region north of the cyclone exhibited cloud-top brightness temperatures ranging from -10 ℃ to -25 ℃，within the “cloud seeding temperature window.” Cloud-top heights ranged from 8 to 11 km，indicating a deep and well-developed cloud system.During the precipitation development phase，the cloud system consisted primarily of ice-phase particles.Above 3.8 km，ice crystals dominated，originating from small ice crystals falling from the convective region and nucleated ice crystals in the stratiform cloud.These crystals underwent slow deposition growth as they descended.Between 1.8 and 3.8 km，the cloud radar reflectivity factor increased significantly，reflecting processes such as deposition growth，aggregation，and riming of ice crystals.Below 1.8 km，precipitation transitioned to rain as ice crystals melted upon exiting the cloud layer.In the dissipation phase，cloud-top and cloud-base heights decreased，and the ice crystal layer thinned.After 12：00 BST，a shift in high-altitude wind direction to the west dispersed upper-level ice crystals，inhibiting further deposition growth and reducing cloud-top height and ice crystal content.Deposition growth remained dominant above 3.8 km，while aggregation and rimming prevailed between 1.0 and 3.8 km，with fragmentation observed in the 2.8—3.8 km range.During this phase，relatively low liquid water content limited the precipitation process，diverging from the typical “seeding-supply mechanism”. This study provides valuable insights into the cloud microphysical processes associated with stratiform precipitation，offering a basis for monitoring and identifying conditions suitable for artificial weather modification.While the findings enhance understanding of weather modification conditions，they are based on a single case.Future studies should expand to multiple cases to refine the understanding of cloud structures and precipitation processes，ultimately improving the scientific foundation for artificial weather modification operations.

Keywords stratiform cloud precipitation;macro- and micro-physical cloud characteristics;aircraft observations;multi-source observations;Yangtze-Huaihe cyclone

DOI：10.13878／j.cnki.dqkxxb.20240206002

（責任編輯：倪東鴻）