大气冰核浓度对雷暴云电过程影响的数值模拟研究

来源 :南京信息工程大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:zhangxyz
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为探讨不同冰核浓度-温度谱对雷暴云微物理、起电及电荷结构的影响,本文利用已有的二维积云模式,结合一次山地雷暴个例,选取了三种经典的冰核谱进行数值模拟实验。在此基础上,为详细讨论不同冰核浓度对雷暴云电过程的影响,选取了一种与气溶胶浓度有关的DeMott核化方案,并将其分别植入二、三维云模式中,通过改变气溶胶浓度来控制冰核浓度,以此分析不同冰核浓度对雷暴云微物理、起电、电荷结构、降水以及闪电频次的影响。结论如下:(1)不同的冰核谱环境对雷暴云中冰相粒子的含量及分布具有明显作用。冰核谱的垂直温区越大,产生的冰相粒子分布越广。在冰核浓度较大的个例中,冰晶和霰粒子的含量高,更多的小冰相粒子出现在海拔更高的区域;(2)高温区冰核的数量会对上升气流速度产生显著影响。高温区的冰核越多,冰相粒子在微物理发展过程中释放的潜热越多,上升气流强,对流发展越旺盛;(3)在低温区冰晶浓度高的谱环境个例中,雷暴云中的非感应起电率和感应起电率高,导致起电量增加。高温区冰核多的谱环境,大量冰晶和霰获得正电荷形成次正电荷区,电荷结构呈现三极性;而高温区冰核少的谱环境,参与起电的水成物粒子少,易形成偶极性电荷结构。(4)随着冰核浓度的增加,冰晶和霰粒子的含量增多,释放大量潜热,上升气流发展旺盛。但由于云中水汽有限,冰相粒子尺寸减小。冰核数目增多,异质核化过程增强,同质核化产生的冰晶含量减少。同时云滴、雨滴含量减少。(5)冰核数目增加,中低层的冰相粒子增多,起电过程增强,次正电荷区的电荷密度增大。主正、负电荷区由于粒子尺寸较小,碰撞效率低,其电荷密度呈减小趋势。(6)当气溶胶浓度超过5000 cm-3后,上升风速超过10 m s-1,强上升气流快速把云水带到冻结层,加速冰相粒子形成,导致起电过程提前,电荷结构提前形成。(7)随着冰核浓度的增加,地面累积降雨量减少,闪电频次增加,云、地闪的首次发生时间逐渐提前。
其他文献
目的:探讨缺血修饰白蛋白(IMA)及CXC趋化因子配体16(CXCL16)对急性冠脉综合征(ACS)早期诊断的价值。方法:选取2014年2月至2015年7月就诊于无锡市人民医院胸痛中心以胸痛为主诉(<3小时就诊)且胸痛持续时间>15min的患者共235例,年龄21-92岁,平均年龄62.29±12.79岁;其中,男160例,女75例。最终诊断为急性ST段抬高型心肌梗死组(STEMI组)
改革开放以来,我国土木基础设施建设面临重大机遇。但是大型基础设施服役环境复杂,既要遭受地震、台风等极端作用,又不可避免承受环境侵蚀等长期作用,因此研究结构健康监测,