空气达到饱和（即相对湿度达到100%，具体来说是液面相对湿度RHw）从而生成云（液态水云），这是我们对云形成的基本认识。但是，位于对流层上部的卷云（由冰晶组成的云）的形成过程有可能超出了我们的认知。

对流层上部的卷云在对流层和平流层水汽收支中起着重要作用，对大气化学、辐射平衡和地球气候都有着重要的影响。然而，卷云形成的机制仍然存在很大的不确定性。它们可以通过气溶胶的均相或异相核化而形成，也可以是对流层中部过冷水滴通过均相或异相核化形成后向上输送而来。冰面相对湿度（RHi）的垂直结构对于理解卷云的形成至关重要。但是，由于卷云通常处于极端干燥和寒冷的高空，从而对其测量提出了很大的挑战，因此卷云内RHi的垂直结构仍未开展有效的探索。

中国科学院大气物理研究所LAGEO大气成分气球探空团队，从2012年起开展RHi和云粒子后向散射（根据该测量值可确定云的位置）的同球探空测量，首次揭示了亚洲夏季风区卷云的垂直结构。测量结果表明，卷云云顶RHi整体高于云底，且更接近过饱和状态。云顶区域RHi主要集中在80%至125%之间，近一半处于过饱和状态，而云底则更易出现不饱和现象（图1）。这一结果揭示了卷云垂直结构中明显的湿度非均匀性。进一步分析表明，不同厚度的卷云在RHi和微物理特征上呈现出显著差异（图2）。厚卷云内部整体接近冰面饱和状态，RHi分布集中，冰晶数量较多且粒径较大，表现出边界清晰、结构紧凑的特征；而薄卷云则呈现出明显不同的性质，其云顶附近出现轻微过饱和，向云底逐渐转为欠饱和，冰晶数量较少、粒径更小。这些差异表明，薄卷云和厚卷云可能由不同的形成机制主导：薄卷云更可能在大气中原位生成，而厚卷云则与深对流过程密切相关。此外，测量结果显示，冰的核化大多数是异相的，但在云层上部偶尔也会出现RHi在140%至165%的现象，表明也存在均相核化的可能性。这些数据有助于我们更好地理解卷云的形成，并为未来的研究提供微观物理参考。

该研究结果以“In situ balloon-borne observations of the vertical structure of relative humidity in Asian summer monsoon cirrus clouds”为题发表在《Geophysical Research Letters》上，论文第一作者为博士研究生彭丹蕊，通讯作者为卞建春研究员，合作者还有李丹副研、白志宣高工等。本研究得到了国家自然科学基金项目（42394121）的资助。

论文信息：Peng, D., J. Bian, D. Li, Z. Bai, H. Vömel, F. G. Wienhold, S. Brunamonti, B. Luo, J. Zhang, Q. Li , and T. Peter (2026). In situ balloon-borne observations of the vertical structure of relative humidity in Asian summer monsoon cirrus clouds. Geophysical Research Letters, 53, e2025GL118090. https://doi.org/10.1029/2025GL118090

图1 云顶（上）和云底（下）冰面相对湿度出现频次的分布

图2 厚卷云（左）和薄卷云（右）中RHi（上）、粒子后向散射比（中，表征粒子面积浓度）、颜色指数（下，表征粒子大小）的垂直分布结构。