触发型上行闪电过程的模拟研究

发布时间：2020-05-05 03:10

【摘要】：本文主要基于已有的二维雷暴云起、放电模式背景下的上行闪电随机放电参数化方案,来进行二维高分辨率闪电放电的模拟实验,定量探讨了其他闪电放电过程对上行闪电的触发产生的有利作用。主要研究结果表明:(1)云闪触发型上行闪电均发生于典型三极电荷结构下,当前次云闪结束后,在上部主正与中部主负电荷区内植入了大量异极性电荷,而底部次正电荷区几乎未受影响。近地面(0-3km)的空间电位在云闪结束后由负位势转为正位势,负位势阱中心上移甚至消失,地面出现正位势阱中心;云闪放电后,空中原有强电场被摧毁,空间整体电场降低,与此同时,上部主正、主负电荷区对地面电场的作用明显削弱,而由于底部次正电荷区保持相对完整,其对地面电场的作用显著增强,电场极性发生反转、电场值增强,促使上行闪电始发。(2)上行闪电触发型上行闪电可分为负极性上行闪电触发了正极性上行闪电和正极性上行闪电触发负极性上行闪电两种,前者对应的空间电荷结构分布为典型的三极电荷结构,后者对应的空间电荷结构分布为四极电荷结构。前次上行闪电触发后一次异极性上行闪电过程,对应的云中空间电荷层分布均存在一定程度的倾斜,这种倾斜可能是由建筑上方强风或云的快速移动造成的建筑上方空间电荷层分布迁移。(3)上行闪电触发相邻建筑物上后一次上行闪电过程中,前一次上行闪电放电会使得最靠近地面的电荷区对地面的作用相对增强,使得近地面电场极性带来的反转和增强作用。前后两次上行闪电的始发点位置距离主要分布在0.4到4.4km范围内,超过80%两次上行闪电始发点位置差的分布在1.2～4.0km范围内,多于50%的始发点位置距离在1.6到3.2km范围内。
【图文】：

雷电防护,建筑物,闪电活动,比例

筑物对闪电活动及其恃征的影响研巧高度越高，发生上行闪电的概率就越高。其中高度逡逑１００下建筑物发生上行闪电的比例小于２０％，而高度超过４００ｍ的建筑物发生上行闪电的逡逑比例接近１００％邋（见图１．１）。逡逑２逡逑Ｉ逡逑

曲线,层结曲线,环境,模式

发生的一次雷暴过程作为雷暴云启动的背景条件进行敏感性实验，命名为ＮＪ８１２，南京逡逑的该次雷暴过程持续时间长，雷暴云发展比较旺盛，采用探空曲线为南京站当天１０：００逡逑（北京时间）的环境温、湿层结曲线（图２．２）。发生在南京的该次雷暴过程的有效对逡逑流位能为１１３７Ｊ＿ｋｇ＼大气层结极度不稳定，该探空层结适合用来模拟雷暴云发展过程。逡逑二维雷暴云起电模式中，在初始时间的给定扰动是椭圆湿热泡扰动，其水平半径和逡逑垂直半径分别为５ｋｍ、ｌｋｍ，湿热泡中心位于模拟区域中心左侧高ｌｋｍ的格点上。本文逡逑主要目标是通过数值模拟敏感性实验来探讨云闪触发型上行闪电的形成机理，所选取的逡逑雷暴云个例仅用于提供初始场及雷暴云电荷背景，其雷暴云的生消演变过程不是本文探逡逑讨的重点。在固定探空曲线的基础上，通过不断调整湿热泡扰动中心的最高位温和相对逡逑湿度，，以获得更多模拟的上行闪电个例。逡逑煖逡逑ＴｅｍＤｅｒａｔｕｒｅ／°Ｃ逡逑图２．２模式所采用的ＮＪ８１２过程的环境层结曲线。图中粗实线分别代表露点（左）、温度（
【学位授予单位】：南京信息工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：P427.3

【参考文献】