云凝结核浓度对雷暴云电过程影响的数值模拟研究

摘要

本文在原有的三维雷暴云起、放电模式的基础上，加入了一种经典的气溶胶活化参数化方案，建立了一套与气溶胶有关的雷暴云起、放电模型，选取合适的探空个例，验证了加入气溶胶活化参数化方案后模式的合理性，并在此基础上，选取了12种气溶胶浓度进行模拟研究，深入分析气溶胶对微物理过程以及起放电过程的影响。研究显示气溶胶浓度改变对雷暴云微物理、起电及放电过程都有重要影响。结果表明:1）随着气溶胶浓度的增加，云滴的数目增多，上升风速的增加，冰晶混合比与数浓度增高，雨滴受到抑制，霰增长受到限制;2)随着气溶胶浓度的增加，非感应起电过程出现延迟，感应起电率变强，起电持续时间长且出现延迟;3）随着气溶胶浓度的增加，气溶胶浓度从50cm-3增加到1000cm-3过程中闪电的总闪数是增加的，而气溶胶浓度从1000cm-3增加到8000cm-3总闪数呈减少的趋势。随着气溶胶浓度的增加，起电过程发展相对延缓，闪电活动出现延迟，并促进了正地闪的发生，雷暴云中部与底部区域出现更多的闪电。
　　此外，本文选取四种自动转化方案，并对微物理过程和起放电过程进行了对比分析，研究结果显示:1）色散方案与KK方案的变化趋势是大体一致的，色散方案只是弥补了部分由气溶胶引起云雨自动转化减少的效率，色散方案考虑光谱色散是对气溶胶间接影响更可靠的改善;2）胡志晋方案的非感应起电率最大，色散方案的非感应起电率比KK方案大。色散方案的感应起电率比KK方案大，且与霰分布相似的是，KK方案的感应起电率出现时间最晚，Sqvt78方案的感应起电率最大;3）Sqvt78方案的总闪数最多，负地闪最多，Sqvt78方案首次闪电发生的最早，且闪电持续的时间最长。色散方案的总闪数比KK方案多，但是KK方案的正地闪比色散方案多。色散方案和KK方案的正负地闪比例最高，Sqvt78方案正负地闪比例最低，并且正负地闪更多的发生在雷暴云的消散期间。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究目的和意义

1．2 国内外研究进展

1．3 本论文的主要研究内容

第二章 模式介绍

2．1 模式简介

2．1．1 微物理过程介绍

2．1．2 起电过程参数化方案

2．1．3 放电参数化方案

2．2 活化方案

2．3 气溶胶背景设置

第三章 气溶胶对雷暴云的微物理过程的影响

3．1 模式个例选取

3．2 云的微物理特征对比

3．3 本章小结

第四章 气溶胶浓度变化对起放电过程的影响

4．1 起电过程

4．2 放电结果

4．3 本章小结

第五章 自动转化方案对电过程的影响

5．1 方案介绍

5．2 微物理过程对比

5．3 起电过程对比

5．4 放电结果对比

5．5 本章小结

第六章 结论与展望

6．1 主要结论

6．2 论文创新点

6．3 不足与展望

参考文献

作者简介

致谢