气溶胶作为云凝结核和冰核对雷暴云电过程影响的数值模拟研究

发布时间：2021-10-26 21:03

　　本文使用耦合了非感应起电机制和整体放电参数化方案的WRF （v3.4.1）中尺度模式,选取Morrison双参数微物理方案,讨论气溶胶分别作为云凝结核（CCN）和冰核（IN）对雷暴云微物理过程及电过程的影响。运用气溶胶活化经验公式,改变初始云凝结核浓度（CCN;浓度变化从500 cm-3到4000 cm-3）,共模拟15组试验,模拟了一个理想的超级雷暴单体,讨论了 CCN浓度（nCCN）对雷暴云起电强度的影响。通过研究发现:随nCCN增加,霰粒子数浓度减少,混合比增加,霰粒子平均尺度增加;冰晶粒子数浓度增加,混合比基本不变,冰晶粒子平均尺度减小。此外,霰粒子平均尺度增大,下落末速度增大,冰晶粒子平均尺度减小,下落末速度减小,二者末速度差值增加,导致单次碰撞电荷分离量增加。综上所述,气溶胶浓度增加使霰粒子与冰晶粒子碰撞分离过程增强,单次碰撞电荷分离量增加,正负电荷密度平均值增加,从而增强雷暴起电强度。对2014年6月13日发生在华北地区的一次飑线过程进行数值模拟,通过改变IN浓度进行敏感性试验,讨论不同IN浓度背景下雷暴云微物理过程及电活动的区别。研究发现:高浓度IN背景下,冰晶粒子数浓... 

【文章来源】：南京信息工程大学江苏省

【文章页数】：73 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图２．１?ＷＲＦ模式水平网格和垂直网格分布??

?第二章模式介绍???ＷＲＦ－ＡＲＷ?模式包括预处理模块（ｔｈｅ?ＷＲＦ?Ｐｒｅｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ?Ｓｙｓｔｅｍ，?ＷＰＳ）、常??规和非常规气象资料同化模块（ＷＲＦ－ＶＡＲ）、理想试验模块（Ｉｄｅａｌ?ｃａｓｅ）、化学??模块（ＷＲＦ－Ｃｈｅｍ）预报模块及后处理模块（图２．２）?其物理过程包括大气??水平和垂直的涡动扩散，大气长波辐射方案，太阳短波辐射方案，云微物理方??案，边界层方案及积云对流参数化方案等。??

ａｎｄＰｅｃｋ［２ｔ＾ｊ｜后计算出了临界？松附增长率ＲｏｓｅｎｆｅｌｄａｎｄＷｏｏｄｌｅｙ１７８１?指??出当云内温度为－３７．５?°Ｃ时仍有液态水存在。Ｍａｎｓｅｌｌ?ｅｔａｌ．［ｌ７］根据以上研究调整??了起电区的温度，图２．３［｜（）］给出本文使用的方案中临界凇附增长率的曲线，其中??用似况曲线来表征液态水含量，在曲线上部霰粒子带正电荷，曲线下部霰粒子??带负电荷。??１２??

【参考文献】：
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本文编号：3460190