北京地区雷暴天气电过程的数值模拟研究

发布时间：2020-12-04 01:32

　　为了实现利用WRF模式对闪电活动进行有效的预警预报,本文将起电和放电过程的参数化方案引入到WRF（3.4.1版）中尺度模式中的Morrison云尺度双参数微物理方案中。起电过程为考虑霰与冰晶、霰与雪碰撞分离的非感应起电SP98参数化方案,放电过程为整体放电参数化方案,在此基础上用模式模拟了一次理想的超级雷暴单体和一次实际飑线天气过程的起电放电特征。对理想超级雷暴单体的模拟结果表明,在本文的起电方案和放电方案下,超级雷暴单体的空间电荷结构表现为反三极性结构,上部负电荷区分布于-60℃层附近,中部主正电荷区分布在-40℃至-60℃温度层之间,下部主负电荷区分布在-10℃至-40℃温度层之间。形成反三极性电荷结构的主要原因为,部分霰粒子和冰晶粒子的碰撞分离过程发生在淞附增长率高于临界淞附增长率的区域,粒子带电极性发生反转使得霰粒子带正电荷,冰晶粒子带负电荷。在上升气流和粒子沉降等作用下,带负电荷的冰晶粒子构成了上部负电荷区,正常起电的冰晶粒子和雪粒子,以及部分极性反转而带正电荷的霰粒子构成了中部主正电荷区,正常起电带负电荷的霰粒子构成下部主负电荷区。模拟的最大净电荷密度接近2nC/m

【文章来源】：成都信息工程大学四川省

【文章页数】：56 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

非感应起电SP98方案淞附增长率阈值曲线（图引自Mansell[48]

三章 理想超级单体的模拟研空间对尺度对雷暴发展的约束，以及地的影响，此次模拟使用 WRF 模式中三ss），该模块使用探空数据中的风场信息体。本文选用 Weisman and Klemp[76]所激发理想的超级雷暴单体，模拟中不使.1 所示，微物理方案则使用引入了 SP9 Morrison 云尺度双参数化微物理方案。表 3.1 模拟方案设置60km×160km×20km 水平分辨率 180 分钟 积分步长 41 层 输出间隔

第 120 分钟后霰粒子含量也开始逐渐降低。冰晶粒子水平分布较霰粒子更广泛，垂直分布也更高，图3.3b 显示冰晶开始出现在模拟第 15 分钟的 8km 高度处，混合比值为 0.25g/kg，随后分布范围向上扩张至 14km 高度，至第 30 分钟冰晶含量增长到 3.25g/kg，第 50分钟后冰晶含量开始逐渐下降，分布高度维持在 9~14km 之间。雪粒子最大混合比的演变较为复杂，图 3.3c 显示雪粒子最初出现在模拟第 15 分钟的 5km 高度处，随后迅速增长，主要分布在 4~14km 之间


本文编号：2896796