强降雨与强对流之间的关联相对较弱，限制了对极端降水的可预测性，也妨碍了人类应对全球变暖相关挑战的努力。目前，尚不清楚产生不同地表降雨率的对流云之间的微物理差异及其环境控制机制。近日，南京信息工程大学石睿子副教授，罗亚丽教授，陆春松教授联合中山大学徐伟新教授，针对上述问题基于TRMM与GPM卫星降水雷达观测资料，结合高分辨率云解析模式CM1模拟结果，揭示了全球对流降水事件（CPE）中产生“强”降水和“弱”降水的微物理差异，以及其在环境条件方面的不同。该成果发表于《Communications Earth & Environment》，题目为“A global view on microphysical discriminations between heavier and lighter convective rainfall”。

研究发现，强对流CPE相比于弱对流CPE，能够引发更为极端的强降水。这是因为强对流CPE中活跃的混合相微物理过程导致溶解层以下生成了较大的液态水含量，增强了雨滴碰并过程，从而导致更强的降水，而弱对流CPE则几乎完全依赖于暖雨过程本身。此外，与产生弱降水的强对流CPE相比，产生强降水的强对流CPE的对流强度更强。然而，无论对流强度如何，产生强降水的关键在于暖雨过程中的液滴碰并过程增多增强、雨滴破碎过程减少减弱，这得益于强降水事件中液滴数浓度的显著偏高。而产生强降水的强对流CPE和弱对流CPE，在低层雨滴谱分布上分别呈现出浓度偏高的类大陆性和类海洋性对流特征。这种关键的液相微物理过程转变，需要近地面和对流层中低层大气水汽含量的增加，从而使对流云的云底降低、暖云层增厚。

CM1模拟结果进一步证实，产生强降水的强对流事件表现出活跃的凇附过程与几乎平衡的液滴破碎-碰并过程；而产生强降水的弱对流事件则以较高的水汽含量和较厚的暖云厚度补偿缺乏的深厚对流上升运动，主要受液滴碰并过程的主导。在全球陆地对流热点区域，当发生强降水CPE时，来自洋面的水汽通量辐合都会增强，而产生强降水的弱对流CPE则出现在最强的水汽辐合条件下。此外，未来CMIP6气候模型的环流情景预估指出，南亚及印度尼西亚地区的季风环流将进一步增强，这可能导致该区域强降水事件发生频率上升，极端降水风险加剧。

图1. 质量加权平均直径和最大反射率的分布概率图；(a)GPM观测得到的强对流强降水CPE，(b)强对流弱降水CPE，(c)弱对流强降水CPE和(d)弱对流弱降水CPE结果；(e-h)为对应CM1模拟结果。

图2. 4类事件的微物理特征示意图。

论文信息：

Shi, R., Lu, C., Xu, W. et al. A global view on microphysical discriminations between heavier and lighter convective rainfall. Commun Earth Environ 6, 511 (2025). https://doi.org/10.1038/s43247-025-02473-0