放电后电荷重置对雷暴云电荷结构及闪电行为的影响

摘要

为探究放电后电荷重置对雷暴云电过程的影响，在已有的三维雷暴云起、放电模式中分别加入两种不同的电荷重置方案:一种是植入法即放电后闪电通道上的感应电荷与原空间电荷叠加，简称ZR方案;另一种是中和法即放电后直接按一定比例降低闪电通道处的空间电荷浓度，简称ZH方案。利用长春一次探空个例进行敏感性试验，对比分析不同重置方案下放电结果的差异性;通过进行敏感性试验探讨ZR方案中感应电荷量及ZH方案中电荷中和量对放电结果的影响，并增加多个个例进行模拟验证分析，主要研究结果如下:
　　(1)ZR方案下的云闪发生率比ZH方案少。闪电放电后ZR方案在云中植入了大量异极性电荷，对雷暴云中电荷的中和量比ZH方案多，摧毁云中强电场的能力比ZH方案更强，导致云闪发生率较少;
　　(2)ZR方案下的正、负地闪发生率均比ZH方案多，ZR方案云地闪比例小于ZH方案。ZR方案主正电荷区与主负电荷区的电荷分布不平衡程度更高，有利于正地闪发生;ZR方案中云顶屏蔽层与主正电荷区的混合程度高，混合时间长，易在主正电荷区与主负电荷区之间触发更多负地闪;尤其在雷暴发展初期，屏蔽层与主正电荷区更容易混合，ZR方案更容易触发此类的负地闪。
　　(3)ZR方案下的闪电通道长度比ZH方案短。ZR方案在云中植入异极性电荷，难以形成大范围的同极性电荷堆，闪电通道传播局限在一对较小的异极性电荷堆内，而ZH方案不改变云中电荷分布，存在大范围同极性电荷堆，闪电通道传播范围较大。
　　(4)ZR方案中通道感应电荷量越少，对云中电荷中和就越少，从而导致云闪发生率越多，但由于电荷分布的改变，地闪发生率并没有随着感应电荷的减少而增加，而是呈现波动变化;ZH方案对云中电荷中和越少，云闪发生率越多，而由于电荷分布并未改变，地闪发生率也越多。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究目的和意义

1．2 国内外相关研究现状

1．2．1 闪电放电的观测研究

1．2．2 雷暴云电荷分布与闪电特征之间的关系

1．2．3 放电参数化方案的研究

1．2．4 放电后电荷再分配的处理

1．3 本文主要研究内容

第二章 雷暴云起、放电模式介绍

2．1 积云对流模式

2．2 云内微物理过程

2．3 起电参数化方案

2．4 放电参数化方案

2．5 电荷重置方案

3．1 试验个例的选取

3．2 电荷重置对电荷结构的影响

3．3 电荷重置对闪电类型及闪电发生率的影响

3．4 电荷重置对闪电通道长度的影响

3．5 ZR方案感应电荷量及ZH方案电荷中和量对放电结果的影响

3．5．1 不同参量电荷结构的对比

3．5．2 不同参量闪电类型及闪电发生率的对比

3．5．3 不同参量闪电通道长度的对比

3．6 本章小结

第四章 不同雷暴过程模拟验证

4．1 电荷分布的对比分析

4．2 闪电类型及闪电发生率的对比分析

4．3 闪电通道长度的对比分析

4．4 本章小结

第五章 总结和讨论

5．1 主要结论

5．2 创新点

5．3 存在的问题和展望

5．3．1 存在的问题

5．3．2 展望

参考文献

作者简介

致谢