降水的垂直结构,受到云的动力、热力过程、微物理过程的综合影响。宏观上,降水云的垂直发展主要受云内上升气流控制;微观上,降水率随高度向地面增加或者减小的斜率,反映了不同高度层主导降水粒子增长或蒸发的微物理过程。越来越多的研究表明,气溶胶的增加,会改变云微物理过程,影响降水的垂直结构。然而,气溶胶-云-降水相互作用(aerosol-cloud-precipitation interaction,简称ACPI)的问题观测困难、机理复杂,对ACPI的科学争论从未间断。特别是,从观测的角度,很难把气溶胶对云和降水的影响和云动力过程分离开。因而,气溶胶的间接效应是目前对气候变化研究中最不确定的影响因子之一。本研究利用TRMM卫星(Tropical Rainfall Measuring Mission,简称TRMM)搭载的测雨雷达(Precipitation Radar,简称PR)和微波成像仪(TRMM Microwave Imager,简称TMI)探测结果,以及Aqua和Terra卫星搭载的中分辨率成像光谱仪(Moderate resolution Imaging Spectroradiometer sensor,简称MODIS)的气溶胶观测资料,探究撒哈拉沙尘气溶胶对大西洋上的对流降水和层云降水垂直结构的潜在影响。为了定量研究气溶胶对降水垂直结构的影响,本研究选取了沙尘气溶胶与中尺度对流复合体(mesoscale convective system,简称为MCS)相互作用的个例,把同一MCS系统分离为受沙尘气溶胶污染样本、干净样本;并根据TRMM PR对雨型的分类,把降水样本区分为对流降水和层云降水,限制了降水样本所处的发展阶段;进一步,利用经验正交函数分解方法(EOF),分离、量化降水垂直结构的变化模态,分析影响降水垂直结构的物理机理。个例研究表明,雨顶高度主要受云动力过程控制,并与沙尘气溶胶存在潜在联系。对于给定的近地表降水率,层云降水受到沙尘气溶胶影响后,其雨顶高度系统性地、显著地高于其在干净条件下的雨顶高度。这可能是由于沙尘气溶胶促进冰相异质核化,增强了冻结层以上的冷云降水;也可能是撒哈拉干、热空气层,加强了低层液态雨滴的蒸发、破碎,减弱了沙尘区的近地表降水率。对降水廓线的EOF分析结果表明,层云降水的EOF第一模态在沙尘区、干净区没有明显差异,但沙尘区层云降水EOF第二和第三模态(EOF2和EOF3)冻结层以上降水强度显著增大,而在低层与干洁区域相近;且EOF2和EOF3与大气参数(雨顶高度、大气柱可降水量、云冰水合物含量等)相关性显著增强。这表明层云降水EOF2和EOF3可能反映了,沙尘气溶胶作为大气冰核,促进冻结层以上冰相降水过程。而对流降水的前三个EOF模态,在沙尘区和干净区没有明显差异。此外,本文进一步统计了更多沙尘气溶胶与MCS相互作用的个例,统计分析与个例分析结论一致。本研究利用卫星观测和EOF方法,一方面证实了云动力过程对降水垂直结构的主导影响,另一方面,分离、量化了气溶胶对降水垂直结构的影响,对于研究ACPI科学问题有重大意义。