雷暴云起電過程的數(shù)值模擬研究.pdf

1、南京信息工程大學碩士學位論文雷暴云起電過程的數(shù)值模擬研究姓名：侯團結申請學位級別：碩士專業(yè)：大氣物理學與大氣環(huán)境指導教師：牛生杰雷恒池20070501南京信息工程大學碩士學位論文摘要近年來的研究表明，非感應起電是云內一種重要的起電機制，碰撞粒子的大小、降落末速差、云溫及液態(tài)水含量等對非感應起電率都有影響；而三維強風暴動力電耦合數(shù)值模式中，假設粒子間碰撞時轉移電荷的數(shù)量和極性為定值。為能更合理地模擬云內電場的發(fā)展，本文對該模式中非感應起電

2、參數(shù)化方案做了改進，根據(jù)相關的實驗結果，設其為過冷云水、粒子直徑和降落末速差的函數(shù)。本文以2005年6月10日發(fā)生在長春的一次雹暴過程為例，對三種不同的非感應起電參數(shù)化方案做了以對比分析。結果表明，當考慮轉移電荷的極性取決于云溫和液態(tài)水含量，而轉移電荷的數(shù)量是冰晶尺度、相對降落末速及液態(tài)水含量的函數(shù)，且取極性反轉溫度為一10℃～一20。C時，模擬結果與實際情況符合較好。對于不同的對流云系，由于其微物理過程的不同，電荷的產(chǎn)生及電場發(fā)展規(guī)律

3、有所差異。因此，利用改進后的模式，對長春地區(qū)兩次不同強度、不同環(huán)境風切變的對流云以及長春和瑪曲的對流云分別做了對比分析。模擬結果表明，垂直上升氣流是表明電場發(fā)展強弱的重要參量；中等強度的上升氣流有利于云體中層電荷的累積，使電場較快達到擊穿閾值，而不同情況下電場達到擊穿閾值的時間均出現(xiàn)在上升氣流開始回落的階段。垂直輸送項對電荷的分配起著重要作用，對霰的主電荷產(chǎn)生區(qū)，初始時垂直輸送率比起電率小一個量級，起電大約10min以后二者同量級。低層