三维强风暴动力-电耦合数值模拟研究Ⅱ:电结构形成机制   总被引：1，自引：0，他引：1  

孙安平  言穆弘  张义军  张鸿发  黄美元 《气象学报》2002,60(6):732-739

文中利用文献 [1]所建立的三维强风暴动力 -电耦合模式模拟研究了CCOPE(CooperativeConvectivePrecipita tionExperiment)计划 1981年 7月 19日的一次强雷暴过程 ,分析了该雷暴云中电结构的时空演变特征和形成机制 ,讨论了起电、降水和对流三者间的相互关系。结果表明 ,感应和非感应起电机制是雷暴云电结构形成的主要机制 ,冰相物的出现大大增强了雷暴中的起电过程。雷暴云中最大电场出现的时间与最大固态降水强度的出现基本同时 ,但比最大液态降水强度和最大上升速度出现的时间略有滞后 ,云中最大上升速度与最大液态降水强度基本同时出现。云中最大电场出现的时段正好是最大上升速度达到最大值后回落的阶段。雷暴云中起电活动的强弱还受云中微物理过程的发展和冰相物出现时间的影响 ,对流运动与起电过程的关系主要体现在对流运动影响着云中的凝结和冻结过程 ,从而与冰相物出现的时间有关。而仅仅依靠对流运动对正负离子的输送机制不可能产生云中接近放电的临界电场。  相似文献   

三维强风暴动力-电耦合数值模拟研究Ⅱ:电结构形成机制   总被引：13，自引：1，他引：13  

孙安平  言穆弘  张义军  张鸿发  黄美元 《气象学报》2002,60(6):732-739

文中利用文献[1]所建立的三维强风暴动力-电耦合模式模拟研究了CCOPE(Cooperative Convective Precipitation Experiment)计划1981年7月19日的一次强雷暴过程,分析了该雷暴云中电结构的时空演变特征和形成机制,讨论了起电、降水和对流三者间的相互关系.结果表明,感应和非感应起电机制是雷暴云电结构形成的主要机制,冰相物的出现大大增强了雷暴中的起电过程.雷暴云中最大电场出现的时间与最大固态降水强度的出现基本同时,但比最大液态降水强度和最大上升速度出现的时间略有滞后,云中最大上升速度与最大液态降水强度基本同时出现.云中最大电场出现的时段正好是最大上升速度达到最大值后回落的阶段.雷暴云中起电活动的强弱还受云中微物理过程的发展和冰相物出现时间的影响,对流运动与起电过程的关系主要体现在对流运动影响着云中的凝结和冻结过程,从而与冰相物出现的时间有关.而仅仅依靠对流运动对正负离子的输送机制不可能产生云中接近放电的临界电场.  相似文献   

一个准稳态的全球大气电路模式     

张义军  言穆弘 《高原气象》1990,9(3):293-306

本文用一个全球大气电导率模式和一个全球大气电路模式,计算了地形、大气气溶胶及太阳活动对大气电参量的影响,并估算了它们对地面电流密度和电场的分布影响。结果表明:地形的存在使电离层电势增加,雷暴分布的改变对大气电参量平均值无影响;气溶胶浓度与电离层电势及晴天电阻成正相关。宇宙射线与电离层电势及气—地电流成正相关;气溶胶浓度和宇宙射线的变化也会影响到晴天区电场以及雷暴区地面电流密度和电场;太阳质子流的注入使全球地面电场和电流密度增大,电离层电势不变。  相似文献   

关于全球电路与日地关系研究     

郭昌明  言穆弘  刘欣生 《高原气象》1988,(1)

本文简要介绍了雷暴在全球电路中的作用,并通过太阳活动对全球大气电参量的调制过程,从雷暴着手讨论了太阳活动与天气之间的可能耦合机制,提出了进一步研究的设想。  相似文献   

冰晶繁生对雷暴云非感应起电影响的数值模拟     

程斌  冯桂力  杨仲江  余蜀豫 《气象》2012,38(6):669-678

为了研究冰晶繁生在雷暴云发展过程中对非感应起电过程的影响,利用三维雷暴云模式在理想层结环境下,对雷暴云内各种水成物粒子、电荷以及电场分布情况进行数值模拟。模拟结果表明:在雷暴云发展和成熟阶段,有繁生过程参与的雷暴云中下部存在一个冰晶聚集区域,从而使得云内冰晶的数量较无繁生过程增大约1 5%～18%,且聚集的区域范围更大;同时,繁生过程的加入也使得霰粒子数量也比无繁生过程时增大约20%;霰冰非感应电荷转移的正区一般位于霰粒子浓度高值区附近,而负区位于冰晶和霰粒子浓度高值区相重合的区域;冰晶繁生过程通过影响雷暴云中冰晶和霰粒子浓度和分布位置,使得雷暴云非感应起电的强度和位置发生改变,导致云内起电过程提前约5～6 min。  相似文献   

中低层水平风速对闪电和降水影响的数值模拟     

郭凤霞  刘冰  白翎  龚嘉锵  孙京  郭秀峰 《高原气象》2014,(4)

利用三维雷暴云动力电耦合模式,对无风、弱风、中等强度风和较强风这四种不同中低层水平风速情况下雷暴的发展特征进行了敏感性试验。模拟结果表明,随着中低层水平风速增大,雷暴云内粒子生长受到抑制,云内起电过程将变得缓慢,起电区域发生转移,更长的起电时间使云内产生更大的电场、发生更剧烈的放电过程,但若风速过大,云内电场将被严重抑制而不发生放电,中等强度风最有利于闪电发生。中低层水平风速在一定范围内增长将使降水增多,但若风速过大,降水将减少。中低层水平风对闪电和降水影响明显,在对雷暴云闪电和降水的研究中应当综合考虑其对云内动力、微物理过程的影响。  相似文献   

雷暴对流起电机制理论分析          下载免费PDF全文

言穆弘  郭昌明  刘欣生 《大气科学》1991,15(2):120-128

本文用一维分层模式理论分析了地面降雨、尖端放电、对流运动以及云外电导率变化对雷暴电结构的影响。分析指出,云内对流强度明显地影响着雷暴电结构,强烈的地面降雨和尖端放电可使地面电场强度显著减小,甚至极性翻转。闪电和云顶附近的下沉气流是维持雷暴向上提供充电电流的重要条件。在雷暴中,对流起电机制是一个不可忽略的重要过程。  相似文献   

场电特性与防雷工程   总被引：4，自引：0，他引：4  

张建国  王晋萍等 《山西气象》2000,(3):47-49,63

引言雷电属于一种场电物理变化的现象。它的各种放电形式、量度取决于雷暴云电场,在大气电场中与地表面土壤电导率及地电场的变化强弱有关。所以若只考虑把建筑物及内部各种防雷接地电阻值控制在一定范围内,是不能满足预防和降低雷电所造成的各种雷害,提高其防雷性能。本文拟通过运用场电变化的几种特性探讨它在防雷工程中的应用。1大气电场与地电场对立统一性自然界中存在着两个相互独立、且又相互影响并形成一种场电变化体系的大气电场与地电场。它们除了其它物理量的相互交换外,大气电场与地电场有电的交换(相互作用),雷电就是它们…  相似文献   

重庆地区一次雷暴云电过程及其对初始云滴数浓度响应的数值模拟          下载免费PDF全文

汪亚  银燕  肖辉  赵鹏国  吴建成  吴奕霄 《大气科学学报》2015,38(4):433-447

采用耦合了Saunders和Takahashi两种非感应起电参数化方案的RAMS(Regional Atmospheric Modeling System)模式,对重庆地区一次雷暴过程进行模拟,对比分析了两种起电参数化方案下,电荷开始分离时和雷暴云发展到成熟阶段时的水成物粒子的分布、所带电荷密度以及雷暴云的电荷结构分布。模拟结果表明,在Saunders起电参数化方案下,雷暴云的电荷结构从起电到放电都呈现偶极性特征,而在Takahashi参数化方案下,雷暴云的电荷结构则由反偶极性发展成正偶极性。为研究CCN(cloud condensation nuclei)对雷暴云的影响,本文进行了两组敏感性试验,随着云滴初始数浓度增加,雷暴云的电荷结构没有发生极性翻转,但雷暴云中电荷量增加,电荷分布区域变大,有利于闪电发生。在Saunders起电参数化方案下,当云滴初始数浓度大于2 000 cm-3时,电荷量变小。通过分析微物理量场和微物理过程发现,随着云滴初始数浓度增加,冰相粒子质量混合比增加,在Saunders起电参数化方案下,当云滴初始数浓度大于2 000 cm-3时,霰粒子质量混合比减小。验证了CCN的变化能影响云的微物理过程,从而影响雷暴云的电荷分布以及闪电的发生,尤其是冰相物质的变化显著影响了雷暴云的起电过程。  相似文献   

大气冰核对雷暴云电过程影响的数值模拟     

师正  管啸林  林晓彤  谭涌波  郭秀峰  汪海潮 《大气科学》2023,47(1):20-33

利用已有的二维雷暴云起、放电模式模拟了一次雷暴天气,并通过敏感性试验研究了冰核浓度变化对雷暴云动力、微物理及电过程的影响。结果表明：随着大气冰核浓度的增加,雷暴云发展提前,上升气流速度和下沉气流速度均呈现降低的趋势。大气冰核浓度提升有利于异质核化过程增强,冰晶在高温区大量生成,而同质核化过程被抑制,因此冰晶整体含量降低,引起低温区中霰粒含量降低和高温区中霰粒尺度降低。在非感应起电过程中,正极性非感应起电率逐渐减小,负极性非感应起电率逐渐增大。由于液态水含量随大气冰核浓度的增加逐渐降低,高温度冰晶携带电荷的极性由负转变为正的时间有所提前。在感应起电过程中,由于霰粒尺度减小及云滴的快速消耗,感应起电率极值逐渐降低。冰晶优先在高温区生成而带负电,不同大气冰核浓度下的雷暴云空间电荷结构在雷暴云发展初期均呈现负的偶极性电荷结构。在雷暴云旺盛期,随着冰核浓度增加,空间电荷结构由三极性转变为复杂四极性。在雷暴云消散阶段不同个例均呈现偶极性电荷结构,且随着冰核浓度的增加电荷密度值逐渐减小。  相似文献