强雷暴中复杂电荷结构的数值模拟

发布时间：2021-02-01 13:12

　　为了进一步认识强雷暴中复杂电荷的形成过程,本文利用三维雷暴云动力-电耦合数值模式,模拟分析了STEPS计划中2000年6月29日的一次强雷暴过程,讨论了正地闪频发需要的条件,分析了电荷结构的演变特征和形成原因。得到以下结论：（1）云闪的发生需要较强的上升气流,绝大多数云闪发生的位置较高、电荷密度较大的主正负电荷区之间。而正地闪的发生不仅需要更强的上升气流,还需要云低层存在强的下沉气流,即正地闪发生在强雷暴云成熟阶段后期,对应固态降水强度最大时段。（2）当强雷暴中存在较强的上升气流,而无明显的下沉气流时,电荷主要分布在上升气流区,呈正常的三极性结构。当雷暴的强度进一步增强,且伴随着明显的下沉气流和强降水时,上升气流区和下沉气流区均有正负电荷区出现,电荷的分布开始变得复杂。此时,云内主上升气流区内的各电荷区被强上升气流抬升,短暂地呈现反三极性结构。（3）正地闪频发时间段的上升气流区中,由于强上升气流区对水汽更强的输送,在混合相态区域,有足够高的有效液水含量ELWC,非感应起电机制作用使得霰粒子在相对更低的温度下也获得了正电荷,电荷反转温度更高,形成了中部电荷密度较大、范围较深厚的正电荷区。... 

【文章来源】：南京信息工程大学江苏省

【文章页数】：62 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 选题意义
    1.2 国内外研究进展
        1.2.1 雷暴云的电荷结构
        1.2.2 雷暴云中正地闪的发生条件
        1.2.3 放电参数化方案
    1.3 本文主要研究内容
第二章 模式简介和个例介绍
    2.1 模式简介
        2.1.1 模式的控制方程组
        2.1.2 微物理过程参数化方案
        2.1.3 起电参数化方案
        2.1.4 放电参数化方案
    2.2 个例介绍
第三章 模式的模拟效果验证
    3.1 雷暴观测和模拟路径对比
    3.2 雷暴观测和模拟上升气流对比
    3.3 雷暴观测和模拟的霰、雹粒子分布对比
    3.4 雷暴观测和模拟的闪电活动对比
    3.5 雷暴观测和模拟的电荷结构对比
    3.6 本章小结
第四章 强雷暴中正地闪的发生条件
    4.1 正、负先导的发展
    4.2 闪电类型与上升和下沉气流的关系
    4.3 正地闪与霰、雹粒子分布的关系
    4.4 正地闪与电荷结构的关系
    4.5 本章小结
第五章 强雷暴中的复杂电荷结构
    5.1 空间电荷结构的演变
    5.2 起电机制对电荷结构的影响
    5.3 电荷结构与粒子分布之间的关系
    5.4 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 主要结论
    6.2 论文创新点
    6.3 存在的问题与展望
参考文献
作者简介
致谢



本文编号：3012832