祁连山一次地形云降水微物理特征飞机观测

程 鹏 罗 汉 常 祎 甘泽文 张丰伟 刘维成 陈 祺 冒立鑫

1)(甘肃省兰州市气象局， 兰州 730020)

2)(甘肃省人工影响天气办公室， 兰州 730020)

3)(中国气象局云雾物理环境重点开放实验室， 北京 100081)

4)(四川省人工影响天气办公室， 成都 610072) 5)(兰州中心气象台， 兰州 730020)

6)(甘肃省张掖市民乐县气象局， 张掖 734500)

引 言

降水是云微物理过程、云动力学过程等因素综合作用的结果。云的微物理结构演变过程是降水相关研究的基础。早在20世纪60年代的研究[1-2]就发现地形冷云催化后云中冰核浓度上升、冰粒子特性改变、催化作业影响区降雪率上升等特征，从而开始地形云微物理结构特征研究，其后的研究者也得到相似结果[3-5]。近年大气探测装备和技术水平显著提高，云的微物理特征和降水机制研究在国际、国内取得很大进展，美国先后在西部地区开展多个地形云试验(如 SNOWIE，SCPP，WWMPP，ASCII)，观测研究云微物理结构和播撒催化对云和降水的影响，对地形云微物理结构及降水机制有了深入认识[6-9]。通过多种手段分析验证云微物理特征和降水机制是云降水研究的关键[10-12]。

飞机观测是研究云结构和降水机理的重要途径[13-14]。相比其他探测方式，飞机观测能直接有效地展示云微物理结构及演变过程[15]。机载粒子探测设备和其他探测手段的发展应用极大促进了对云微物理结构和降水形成机制的探测和认识[16-17]。自20世纪80年代国内引进机载粒子探测系统，持续开展了基于飞机观测的云微物理研究[18]，如对北京及周边地区层云机载探测数据分析表明：冷锋云系和暖锋云系中冰晶粒子的结构明显不同[19]；杨洁帆等[20]对太行山一次西风槽降水过程的飞机观测研究表明：层状云中混合层的过冷水含量低，冰粒子的增长过程为凝华和聚并增长；三江源地区的云微物理特性研究表明[21-22]：在高过冷水含量区，冰相含水量随着液态云粒子浓度降低而增大，催化效应与过冷水含量高低有明显关系；积层混合云中5000 m以上冷云中上层是冰晶的重要增长区，适合催化作业[23]；适宜山西冷云人工增雨作业的温度区间为-11.4～-7℃和-4.4～0℃[24]；李照荣等[25]、庞朝云等[26]利用飞机探测数据对甘肃层状云的微物理特征和催化作业指标进行分析讨论，结果表明：不同天气系统背景下云粒子结构分布不均匀,云滴浓度和谱型分布上差异大，且产生这些差异的原因目前尚不清楚。

祁连山地区的地形条件有利于水汽受阻抬升凝结，形成地形云。地形云产生的降水占该地区降水量比例较大，也是人工增雨的重要对象[27]。对祁连山云宏微观结构特征和降水机制进行试验研究发现：地形云受不同气流和坡度等因素影响存在较大差异[28]；祁连山的地形抬升作用促进冰相微物理过程的增强，使云的宏微观结构发生变化，地面降水特征发生改变[29]；在不同发展阶段云和降水的微物理结构受地形作用影响呈现不同特征[30]；祁连山夏季大气水汽含量最高，含水层主要集中在4100～4200 m与4700～5000 m高度，具有较大开发潜力[31-34]。以上研究对祁连山云宏微观结构及其降水机制有了一定认识，但因飞机观测研究应用不足，对祁连山云内部的过冷水含量、云滴和冰晶相态分布等重要微物理参量的认识十分有限。依托国家西北人工影响天气工程建成的祁连山地形云外场试验场和第二次青藏高原综合科学考察研究项目，2020年8月29日开展了1次祁连山地形云飞机探测，这也是首次开展的祁连山南北坡的穿山探测。本研究利用此次飞机探测数据，对云粒子浓度、云水含量、谱分布等进行详细讨论，总结夏季降水的微物理特征，加强对祁连山云微物理过程的认识，对科学有效地开展人工增雨作业、改善生态环境具有重要意义。

1 飞机探测与分析方法

1.1 探测设备及分析方法

2020年8月29日的飞机探测使用空中国王增雨飞机，机上装备美国DMT(Droplet Measurement Technologies)公司生产的云粒子探测系统，该套设备能实时测量大气中尺度范围为0.54～6200 μm的各种粒子的谱分布，并给出尺度为25～6200 μm的粒子二维图像。采样探头包括云和气溶胶探头(CAS)、云粒子图像探头(CIP)、降水粒子图像探头(PIP)和热线含水量仪(LWC-100)；飞机上还安装了飞机综合气象要素测量系统(AIMMS-20)，主要提供飞行轨迹、飞行高度以及温度、湿度等信息。本文将CAS观测的粒子称为小云粒子，CIP观测的粒子称为大云粒子，PIP观测的粒子称为降雨粒子；参考以往研究，将CAS浓度大于10 cm-3且液态水含量(L)大于0.001 g·m-3作为飞入云的判定指标[35]。CAS浓度越大代表水汽含量越高，在分析过程中，CAS的数据剔除了粒径小于3.5 μm的观测值，以提高判断入云的标准；参考相关研究[35]，CIP和PIP剔除第1档探测值。

1.2 探测飞行概况

祁连山位于青藏高原东北边缘，呈西北—东南走向，东西长800 km，南北宽200～400 km，地势由东南向西北逐渐升高，海拔高度(以下简称高度)为3000～6000 m，地形高程变化较大，地形复杂。此次飞行探测区域位于祁连山中东部。图1为飞机探测期间的飞行轨迹，可以看到，飞机在祁连山东段(门源—永昌)和中段(祁连—民乐)均进行了穿山探测。8月29日10:16(北京时，下同)飞机从青海西宁起飞，飞行航线是西宁—门源—永昌—民乐—祁连—西宁。飞机在3500～7200 m高度之间采用盘旋上升、下降和平飞的方式进行探测。10:40—11:30在门源开展垂直探测，探测高度为2800～7200 m，温度范围为6℃到-10.5℃，0℃层高度为5000 m。随后飞机以7200 m的飞行高度穿越祁连山到达祁连山北坡永昌，11:52—12:12在永昌进行垂直探测，探测高度为6200～7200 m，温度范围为-5.3℃到-10.7℃；随后飞机以6200 m的高度平飞前往民乐，12:30飞机在民乐进行垂直探测；13:00—14:06飞机穿越祁连山至南坡祁连，并在祁连—民乐之间完成5次往返探测，探测高度在6200～7200 m。14:06飞机结束探测返回西宁并于14:46 降落。飞机宏观观测记录表明：云系的垂直结构为多层，云顶高度约为7200 m，飞机飞行探测期间温度在-9℃以下，有轻度结冰并伴有轻微颠簸。

图1 2020年8月29日飞机探测轨迹(填色为海拔高度)

2 结果与分析

2.1 天气系统和探测云系

2020年8月29日祁连山地区出现了一次较大范围的降水过程，降水从28日夜间开始，降水空间分布不均，祁连山中西部以小雨为主，较强的降水位于祁连山东部，门源站、祁连站、永昌站、民乐站24 h 降水量分别为10.6，0.0，2.9，4.2 mm。2020年8月29日08:00 500 hPa等压面形势图上，亚欧中高纬度为宽广的低压区，位于蒙古西部地区的高空低槽不断分裂冷空气东移南压影响祁连山地区。青藏高原有高原槽发展，此时祁连山中东部处于高原槽前部，槽后有较强冷空气入侵，槽前受西南暖湿气流影响，高原槽前西南风不断增强，这种天气形势为祁连山较为典型的西南气流型降水环流。700 hPa形势图上，西南暖湿气流沿青藏高原边坡向南伸展，不断将水汽向祁连山中东部输送并形成明显的水汽辐合带。地面图上祁连山中部位于地面冷锋后部，观测区受地面辐合线、冷锋等系统影响。冷锋后部为西北风，冷锋前部为东南风，形成强辐合上升区。受祁连山地形抬升影响，气流在翻山过程中明显加强，上升运动加强，低层暖湿空气被抬升形成地形云降水云系。高原槽、冷锋和地面辐合线是此次降水的主要影响系统，降水类型为祁连山区西南气流型的地形云降水。

西宁站、张掖站08:00的探空曲线显示，两站500 hPa温度露点差不高于1℃，700 hPa比湿分别为10.63 g·kg-1和5.61 g·kg-1，对流有效位能分别为10.2 J·kg-1和39 J·kg-1，对流抑制有效位能为0.2 J·kg-1和1.54 J·kg-1，表明大气层结处于弱不稳定状态，中低层湿层深厚，易受天气系统及地形强迫抬升形成弱对流区。卫星云图显示飞机探测区域处在云系的后部(图略)，黑体亮温不高于-40℃，受副热带高压阻挡，云系移动缓慢。

2.2 地形云雷达回波结构特征

张掖站C波段多普勒天气雷达回波显示，降水回波面积大，分布较为密实，反射率因子为15～40 dBZ，局部有较强回波，反射率因子达到40 dBZ，回波顶高为3～10.6 km。反射率因子垂直剖面的时间变化显示回波强度呈减弱趋势(图2)，00:00—07:00回波发展较为稳定；07:00—10:00云系进一步发展，回波增强，回波顶高达到8.5 km，反射率因子达到30 dBZ，从民乐站的地面逐小时降水量可知，地面降水量增强，最大小时降水量达到1.5 mm；10:00 以后雷达回波减弱，在飞机探测期间(13:00—14:00)，回波进一步减弱。

图2 2020年8月29日张掖站C波段多普勒天气雷达在38°21′N，100°37′E的反射率因子随时间变化

2.3 云的微物理特征

2.3.1 不同高度云微物理量分布特征

5)数据全面共享：系统遵循IEC 61850标准，可与其他系统交互数据及状态，也可为其他系统提供所需要的数据和状态，提供实时防误闭锁服务，并能够与其他系统互联，实现数据及状态信息的全面共享。

此次个例中小云粒子、大云粒子和降水粒子浓度的平均值分别为7.54 cm-3，0.86 cm-3和0.0016 cm-3，有效直径平均值分别为11.02 μm，198.11 μm和485.6 μm，与西北地区其他地方相比[25,36]，呈现出云粒子浓度小、直径大的特征。图3给出2020年8月29日11:10—11:13飞机在6200 m高度附近探测的粒子浓度、直径、瞬时谱和液态水(L)变化特征。温度(T)为-6.2～-5℃，L为0.7～0.9 g·m-3(图3a)，L水平分布不均，11:30出现峰值，与三江源、甘肃中部、宁夏等地的飞机探测结果相比，此次过程中过冷水含量非常高。云滴数浓度(N)和直径(D)水平分布差异明显(图3b)，高值区与低值区的云滴数浓度相差2个量级，DCAS分布为10～20 μm，DCAS和NCAS平均值分别为14.7 μm和19.4 cm-3，大部分时段云滴数浓度和直径呈反相关分布特征。当NCAS>101 cm-3时，DCAS主要集中在15 μm附近；当NCAS<101 cm-3时，粒径值较分散。不同L区云滴瞬时谱分布差异明显，L高值区与NCAS高值区对应，0.8 g·m-3以上L高值区对应瞬时谱高值区集中在15～20 μm，说明L主要由15～20 μm的云粒子浓度贡献(图3c)。CIP所测大云粒子浓度和直径在平飞探测过程存在明显的高、低值区，浓度相差2～3个量级(图3d)，NCIP最大值超过1 cm-3，粒子浓度与直径呈明显的反相关，NCIP高值区对应瞬时谱高值区集中在100～175 μm(图3e)。NPIP在10-5～10-2之间变化，DPIP维持在200～600 μm(图3f)。L峰值(温度为-5.8℃)对应时刻的CAS云滴浓度处在高值区，云滴谱宽则明显拓展(图3c)，直径为15～20 μm，表明小云粒子对过冷水贡献较大；而对应时刻的CIP粒子浓度则出现跃增，粒子谱出现高浓度的小尺度冰晶，可能是云内的部分云滴冻结所致；之后L下降，雨滴和冰晶浓度下降，冰晶粒子直径增加，对应的PIP浓度和直径均明显增加。由对应时刻的CIP粒子图像可以看到(图略)，高浓度区存在大量霰和冰雪晶聚合体，可能是冰晶通过凝华增长后，过冷水被迅速消耗，造成降水粒子增大、谱宽拓宽。

图3 2020年8月29日6200 m高度云微物理量水平分布特征

图4为2020年8月29日11:56—11:59飞机在6800 m高度探测的粒子浓度、直径、瞬时谱和液态水变化特征。温度为-9.5～-8.5℃，L为0.65～0.84 g·m-3(图4a)。云滴分布特征与6200 m探测高度的接近，DCAS分布在10～30 μm，DCAS和NCAS平均值分别为16.7 μm，17.6 cm-3，云滴浓度平均值较6200 m高度有所增加而云滴直径平均值减小。与6200 m探测高度不同的是，L高值区与DCAS大值区对应，云滴尺度在L高值区较大，对应的瞬时谱云滴尺度集中在20～30 μm之间，说明L主要由直径为20～30 μm的云粒子浓度贡献(图4c)。NCIP分布在10-3～101cm-3，DCIP分布在50～1000 μm之间，DCIP明显较6200 m探测高度偏大。NCIP高值区对应的瞬时谱高值区集中在50～175 μm，说明高浓度区主要由直径为50～175 μm的粒子贡献(图4e)。该高度层主要以冰粒子的聚合体和单枝状、交叉星枝状的雪晶为主，还有少量不规则形状的冰粒子存在，具有凇附增长过程特征。NPIP和DPIP变化起伏较大，与6200 m探测高度相比，粒子浓度和直径明显增大，NPIP在10-4～10-2之间，DPIP维持在200～3000 μm(图4f)。

图4 2020年8月29日6800 m高度云微物理量水平分布特征

2.3.2 云微物理量的垂直变化特征

图5为祁连山南侧门源站的垂直探测结果。探测高度为2200～7000 m，温度对应为7到-10℃，探测时间为10:16—10:42，0℃层在5000 m高度左右，温度随高度增加而递减(图5a)。整层含水量较丰富，L为0.65～1.1 g·m-3，存在3个云水丰富区(液态水)，分别位于6900 m附近的过冷层(冰相层)、0℃层附近(混合层)和云下部4600 m高度附近的暖云区(暖层)，其中云水大值区出现在4500～5300 m高度，根据图6所示，可能是高层降落的冰晶经过融化导致含水量出现极值；在5400 m高度以上存在过冷水，大值区出现在6900 m高度，过冷水含量最大值达到0.98 g·m-3，远高于同季节其他地区，表明祁连山夏季云中过冷水含量丰富。由图5a可知，0℃层在5000 m高度附近，0℃层上300 m至下500 m的云滴粒子直径集中在15 μm且浓度很高(图5b)，说明云层厚度在1000 m以上，云底为暖云而云顶为冷云；5300～6700 m高度间的云滴直径集中在28 μm ，接近0℃层附近的两倍；4500 m高度以下，云滴粒子谱宽较大，云滴直径为15～35 μm且分布均匀。4500～5300 m高度，CIP探测的粒子浓度较大，粒径明显分散，PIP的探测呈现出浓度减小、粒子直径增加的特征。

图5中云滴浓度与直径呈明显反相关，4500 m高度(温度为2.1℃)以下，云滴粒径较为分散，CIP图像(图6)可以看到，云中水凝物以液态水滴为主；该高度以上，云滴粒子浓度随高度先增加后减小，粒子直径先减小后增加，云滴浓度大值区出现在0℃冷暖云混合区。在0℃层到6300 m高度(温度为0℃到-4.8℃)，随高度上升冰晶浓度和直径基本稳定，冰晶直径集中在800～900 μm，降水粒子浓度则明显增大，在6200 m高度出现峰值，降水粒子直径则先增大后降低，粒子直径分布在2000 μm附近。CIP图像显示(图6)粒子形态为霰、冰晶聚合体和近似球形的液滴粒子，该高度的云滴浓度减少而冰粒子浓度增加，L随高度也明显减小，该高度过冷液态水滴与冰相粒子共存，云内的冰晶粒子通过凝华增长消耗过冷水使冰晶增长，数浓度明显增大，为典型的贝吉龙过程，并伴有冰晶的凇附和聚并生长过程。

图5 2020年8月29日10:16—10:42祁连山南侧门源站探测的云微物理量垂直分布

在6300 m高度以上(温度为-9.3～-4.9℃)，云滴浓度先减小后增加，粒子直径增大，冰晶浓度在6900 m高度出现峰值，根据CIP图像(图6)，云中基本为冰相粒子，雪晶和冰晶间的粘并特征明显。垂直探测结果表明：此次祁连山降水过程，云的垂直结构三层特征明显，符合层状云降水结构特征[37]，云底高度为4000 m，0℃层高度为5000 m，冰相层出现在6300 m高度以上，混合层为5000～6300 高度，5000 m高度以下为暖层。由CIP图像(图6)可以看到，0℃层以上有冰晶存在，形态多为柱状、枝星状和辐枝状，尺度随高度降低逐渐增大，主要是因为粒子下落聚合攀附增大，0℃层以下融化为球状大云滴或雨滴。冰相层的冰雪晶的增长机制为凝华和聚并增长，随高度降低，在混合层出现过冷水峰值，由于过冷水充沛，冰晶的凇附增长有所增强，探测到大量冰雪晶及少量霰粒子，因此，混合层冰晶增长以贝吉龙过程为主，并伴有凇附和聚并生长。

图6 2020年8月29日飞机探测的CIP粒子图像

2.3.3 祁连山南北坡云微物理量的变化特征

此次探测飞行为祁连山首次南北坡的穿山探测，翻山后的气流受地形抬升影响，其云微物理特征势必发生变化。为进一步了解这种变化特征，挑选飞机在祁连山南北坡平飞和垂直探测期间的微物理量进行分析。图7为飞机穿越祁连山探测过程中的航迹和小云粒子、大云粒子浓度及有效直径的特征。由图7可以看到，背风坡(祁连山北侧)的小云粒子和大云粒子浓度、有效直径均大于迎风坡(祁连山南侧)；在穿山的平飞中，大云粒子浓度明显下降，大云粒子有效直径先增加后减小。表1给出祁连山南北坡平飞探测过程中云微物理量的统计值，其中11:20—11:30为祁连山南坡探测结果，11:52—12:12 为祁连山北坡探测结果。由表1中可以看到，祁连山南北坡云微物理特征差异较大，小云粒子、大云粒子和降水粒子的浓度及有效直径在云系翻山后均明显增加，背风坡要大于迎风坡，L也是北坡略大于南坡。

图7 2020年8月29日飞机穿越祁连山探测过程中云粒子微物理特征(圆圈轨迹表示飞机探测轨迹，圆圈颜色代表粒子数浓度值，圆圈大小代表粒子有效直径(D，单位：102 μm)，黑色线条为祁连山地形)

表1 2020年8月29日飞行探测过程中云粒子特征参数统计

2.4 不同高度云粒子谱分布特征及拟合曲线

通过云粒子谱的分析能加深对降水物理过程的认识[38]，不同类型的云在滴谱特征上差异明显，同一云体各处云滴谱也有差异[39]。为了研究此次降水过程的云粒子谱分布特征，分别利用Gamma分布、Γ分布(D≤50 μm)和幂指数分布、不考虑粒子形变的M-P分布(D>50 μm)对不同高度、不同粒子直径的云粒子谱进行拟合[39-40]。图8为过冷水区不同高度云粒子谱分布和拟合曲线，选取5600 m，6200 m，6600 m高度处的平均粒子谱进行比较。由图8a可见，不同高度云滴谱型基本相似，均为单峰型，谱宽较宽，可达50 μm；6600 m高度峰值分别出现在12.5 μm处，5600 m高度和6200 m高度峰值出现在20 μm处，峰值处对应的粒子浓度量级为101～102cm-3·μm-1，6200 m高度峰值浓度最小。不同粒径段云粒子谱分布不同，在7.9～25 μm粒径段，5600 m高度浓度最大，6200 m高度浓度最小，6600 m高度浓度居中；在25～50 μm粒径段，粒子浓度随高度增加而明显减小。在本研究中，对于小云粒子的拟合，Gamma分布拟合效果优于Γ分布拟合。由图8c可见，不同高度大云粒子谱分布符合负幂指数单调递减规律，谱宽较宽，可达1500 μm，说明云中有较大云粒子出现，并向降水粒子发展；不同高度云粒子谱峰值均出现在50 μm处，当D≤1000 μm，粒子浓度随高度减小，而在谱末端(1000 μm以上)，6200 m高度的粒子浓度明显增加。对于大云粒子的谱拟合，幂指数分布的拟合结果更优。

图8 不同高度云粒子谱分布(散点)及拟合曲线

表2和表3为不同高度小云粒子和大云粒子数浓度的拟合结果，CAS粒子数浓度的Gamma分布拟合结果中，N0量级很小但变化幅度不大，μ集中在8～10.5，决定系数超过0.932(达到0.05显著性水平)；CIP粒子数浓度的幂指数分布拟合结果中，N0量级比较大，平均值为8353.33，Λ集中在1～1.7，决定系数超过0.891(达到0.05显著性水平)，说明两者间的拟合曲线形状较为相近。当云滴直径D≤50 μm时，明显看到Gamma分布拟合效果优于Γ分布拟合效果；当云粒子直径D>50 μm 时的粒子谱呈单调递减分布，实际拟合过程可以看到，幂指数分布的拟合明显优于不考虑粒子形变的M-P分布拟合。

表2 不同高度小云粒子数浓度谱拟合结果

表3 不同高度大云粒子数浓度谱拟合结果

图9为不同过冷水含量区间CAS和CIP平均粒子谱分布，以0.7 g·m-3为临界值对云区的粒子谱进行比较。不同过冷水含量区间云滴谱型分布均为单峰型，在高过冷水区，云滴浓度更高。由图9a可见，当L不低于0.7 g·m-3时，峰值出现在20 μm 处，峰值浓度量级达到102cm-3·μm-1；当L低于0.7 g·m-3时，峰值出现在12.5 μm处，峰值浓度量级接近10 cm-3·μm-1。由图9b可见，冰晶粒子谱分布符合负幂指数的单调递减规律，粒子谱浓度从101cm-3·μm-1下降到10-3cm-3·μm-1，峰值出现在50 μm处，高过冷水含量区间，粒子谱宽更宽，冰晶粒子浓度也更高。与图9a相比，图9b中高过冷水区冰晶粒子谱宽更宽，谱宽达到1050 μm；粒径在550 μm 以上，L低于0.7 g·m-3时无降水粒子出现。

图9 不同过冷水含量区间CAS(a)和CIP(b)平均粒子谱分布

3 结论与讨论

利用2020年8月29日祁连山首次穿山探测的飞机观测数据，对此次降水过程的影响系统、云微物理特征、降水机制进行分析。分析发现，云系在翻山后出现粒子浓度、有效直径和液态水含量均增大的特征，祁连山地区云水含量丰富。主要结论如下：

1) 液态水含量为0.65～1.1 g·m-3，存在3个云水丰富区，分别位于云下部4600 m高度附近的暖云区、0℃层附近和6900 m高度附近的过冷层。云水大值区出现在4500～5300 m高度，与CAS高浓度区对应，云水含水量主要由直径为15～20 μm 的小粒子贡献。

2) 小云粒子、大云粒子和降水粒子浓度平均值分别为7.54 cm-3，0.86 cm-3和0.0016 cm-3，有效直径平均值分别为11.02 μm，198.11 μm和485.6 μm。云粒子浓度和直径水平分布差异明显，云粒子浓度在高值区和低值区相差2～3个量级，小云粒子和大云粒子浓度分别主要由直径为10～30 μm和直径为50～250 μm的云粒子浓度决定，云滴高浓度区与高含水量区对应。

3) 云系呈明显的分层结构，云底在4000 m高度附近。云滴浓度随高度先增大后减小，直径先减小后增加，云滴浓度大值区出现在0℃层；降水粒子浓度和直径随高度增大的特征较为明显。CIP粒子图像显示，0℃层以上冰晶形态多为枝星状，尺度随高度降低逐渐增大，0℃层以下为球状大云滴或雨滴。冰相层的冰雪晶增长机制为凝华和聚并增长，混合层冰晶增长主要以贝吉龙过程为主，并伴有凇附和聚并生长。

4) 祁连山南北坡的穿山探测表明，云系翻山前后云微物理特征变化明显,背风坡粒子平均浓度、平均有效直径和液态水含量大于迎风坡。

5) 不同高度层云滴粒子谱均为单峰型，谱宽可达50 μm，不同高度峰值分别出现在12.5 μm和20 μm 处；云滴直径在25 μm以下，云滴粒子浓度在低层比高层大，在25～50 μm粒子直径段，粒子浓度随高度减小特征更明显。不同高度大云粒子谱为负幂指数型，谱宽可达1500 μm。Gamma分布可较好拟合直径小于50 μm的云滴谱，直径大于50 μm 的云粒子谱更符合幂指数分布。

与以往祁连山飞机探测结果相比，云体的垂直结构特征和云滴的垂直分布特征较为一致[33]，但与西北地区其他研究结果[25,36]相比，此次过程存在云粒子浓度小、直径大、云粒子谱宽偏宽等特征。由于祁连山飞机探测个例较少，应在探测条件允许情况下广泛开展飞机探测，以加强对祁连山区地形云系微物理特征、降水机制和适播性认识。