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(xué)碩士學(xué)位論文雷暴云起電過程的數(shù)值模擬研究姓名：侯團(tuán)結(jié)申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：碩士專業(yè)：大氣物理學(xué)與大氣環(huán)境指導(dǎo)教師：牛生杰雷恒池20070501南京信息工程大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要近年來的研究表明，非感應(yīng)起電是云內(nèi)一種重要的起電機(jī)制，碰撞粒子的大小、降落末速差、云溫及液態(tài)水含量等對(duì)非感應(yīng)起電率都有影響；而三維強(qiáng)風(fēng)暴動(dòng)力電耦合數(shù)值模式中，假設(shè)粒子間碰撞時(shí)轉(zhuǎn)移電荷的數(shù)量和極性為定值。為能更合理地模擬云內(nèi)電場(chǎng)的發(fā)展，本文對(duì)該模式中非感應(yīng)起電

2、參數(shù)化方案做了改進(jìn)，根據(jù)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，設(shè)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(zhǎng)春的一次雹暴過程為例，對(duì)三種不同的非感應(yīng)起電參數(shù)化方案做了以對(duì)比分析。結(jié)果表明，當(dāng)考慮轉(zhuǎn)移電荷的極性取決于云溫和液態(tài)水含量，而轉(zhuǎn)移電荷的數(shù)量是冰晶尺度、相對(duì)降落末速及液態(tài)水含量的函數(shù)，且取極性反轉(zhuǎn)溫度為一10℃～一20。C時(shí)，模擬結(jié)果與實(shí)際情況符合較好。對(duì)于不同的對(duì)流云系，由于其微物理過程的不同，電荷的產(chǎn)生及電場(chǎng)發(fā)展規(guī)律

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