冰粒子相对增长及中低层水汽对雷暴云微物理及电过程的影响

发布时间：2020-09-04 18:02

　　为了深入认识不同条件或不同区域中冰相粒子相对增长状况以及中低层温湿层结对雷暴云内非感应起电过程的影响,本文将基于Saunders等(1991)实验室结果的非感应起电参数化方案引入到所采用的三维强风暴动力-电耦合数值模式中。通过模拟一次典型雷暴过程,分析了雷暴云成熟时期不同时刻霰粒子和冰晶的相对增长状况,并与相应时刻的霰粒子-冰晶之间的非感应起电作对比,分析了不同的水汽与温度条件下,冰相粒子相对增长状况对非感应起电的影响。接着,在不改变其它条件的情况下,仅改变理想初始场中低层的露点温度,进行中低层不同水汽条件的敏感性试验,模拟分析了不同中低层水汽对雷暴云发展及非感应起电的影响。得到的主要结果如下：(1)云内霰粒、冰晶的相对增长与源汇项关系密切,不同温度、液水含量条件导致霰粒、冰晶通过不同的微物理过程增长或消耗,粒子的产生和消耗同时影响着粒子的增长状况；(2)霰粒和冰晶的增长都受到温度、液水含量条件改变的影响,进一步说明即便是细微的温度或液水含量条件差异都显著地影响着两类粒子的相对增长快慢；(3)霰粒、冰晶粒子在共存区域中碰撞分离从而转移电荷,两类冰相粒子相对增长快慢决定了粒子在非感应起电中所带极性,生长更快的粒子荷正电,生长更慢的粒子荷负电；(4)敏感性实验中设置不同的中低层温湿层结,中低层大气愈为暖湿,则大气层结最不稳定,最易发生强对流,雷暴云更能够迅速的组织发展,最大上升风速发展更快且雷暴云发展持续时间更长；(5)中低层湿度愈大,提供更多充足的水汽会给雷暴云内粒子的生长提供充足的液水含量,使微物理过程维持更久更为活跃,愈加有利于雷暴成熟期的延长从而增强起电活动；更强的上升速度和充足的水汽可以产生更多的对闪电起电、放电直接影响的冰相物并能使其持续生成,从而形成较大的电荷浓度,中低层湿度对放电的影响明显而对固、液态降水强度影响较弱。
【学位单位】：南京信息工程大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2015
【中图分类】：P446;P427.32
【部分图文】：

陕西,个例,模式

997年7月28日13时陕西到

雷暴云,上升速度,粒子,撞冻

３．２微物理过程分析逡逑冰相粒子的产尘和增长与其主要增长方式密切相关的，粒子的产生和消过程影响着粒子的相对增长状况。将ｙ＝１８ｋｍ剖面上每层高度上水平范１４￣２５ｋｍ内粒子的比含水量及数浓度联均值画出如图３．３，这样清晰地呈现出粒子比含水量、数浓度在高度上的分布状况。逡逑如图３．２ａ所见，模拟云发展到２５ｍｉｎ时，霸粒最初形成，这是由雨滴碰收集冰晶（ＣＬｒｉｇ）形成的。随后随着降水增强，霸撞冻过冷雨水（ＣＬｒｇ）的程急剧增加，并在３（Ｋ４０ｍｍ内保持较高的质量产生率，成为霸粒产生并持续长的最主要的源项。霸撞冻云水（ＣＬｃｇ）的过程在３０ｍｉｎ后逐渐上升并在３３ｍ左右产生率达到峰值，在３３？４０ｍｉｎ之间保持较高的产生率。此外，霞的凝ｖｍｍ，。

源汇项,冰晶,质量产生,单位

高层区域促进着冰晶增长。逡逑由图３．３可见，％ｍｉｎ和３８ｍｉｎ时桯粒主要集中在２￣１２ｋｍ的高度，峰值在逡逑４．５？５ｋｍ高度，霞粒数浓度峰值集中在８￣１２ｋｍ高度，８ｋｍ邋Ｗ下霸粒数浓度呈递逡逑减趋势。前面的分析可知，霞粒最主要的源项为撞冻过冷雨水（ＣＬｒｇ），雨水含逡逑量ｑｒ在８？１０．５ｋｍ高度范围内，存在一个小幅度的峰值，这为霸粒在云内上升气逡逑流中上部的增长提供了有利条件。同时，高度６？化ｍ范围，霞粒比含水量递增逡逑而数浓度在递减，说明云内中上部霞粒尺寸增大至一定程度后下落，导致逡逑范围内霸粒的减少。U谋群克娓叨确植加氚缘姆植际羌负跸嗷模阱义细叨龋担耄礤澹紫拢群坎欢显龆喽ǘ燃跎伲得靼粤３叨炔欢显龀ぃ藻义隙梗贾碌涂諚H粒的减少、覆比含水量增多。由图３．３可见，冰晶数浓逡逑度在５？１４ｋｍ范围内数值很大，而冰晶的比含水在高度分布范围内一直较低，逡逑仅在云内高层１０￣１２ｋｍ范围有着小幅度的峰值，说明冰晶质量很小。逡逑！0000「（ａｊ逦］（柳「（ｂ）逡逑—

【参考文献】