对流云中冰相过程的三维数值模拟 Ⅱ：繁生过程作用   总被引：11，自引：4，他引：11       下载免费PDF全文

孔凡铀  黄美元  徐华英 《大气科学》1991,15(6):78-88

在可压缩三维冷云数值模式里对冰晶繁生过程进行了参数化,显式考虑了过冷滴冻结破裂和Hallett-Mossop两个繁生机制,并对冰晶浓度进行了订正。对暖底孤立积云的模拟实例表明繁生作用对对流系统宏观特征没有显著改变,地面总降水略有增加,最大雨强增大且时间提前。繁生过程的主要作用是改变了云的微物理结构特征,使云中冰化时间提早,冰化程度大大加强,引起云上部增暖并抬高云顶。在所考虑的两个繁生机制中,冻结破裂繁生机制是引起微物理结构发生变化的主要过程。还对各冰相微物理过程的相对作用进行了分析。  相似文献   

典型非球形冰晶粒子的凝华增长数值模拟试验     

葛森  孙继明  牛生杰 《大气科学》2016,40(3):617-629

在凝华增长过程中,冰晶的形状随着温度和湿度的改变而改变,准确模拟冰晶粒子的演变对于提高云模式的模拟能力起着非常重要的作用。在现有的云模式中,冰晶形状通常假设为球形,而在实际大气中,冰晶形状十分复杂。本研究中,我们根据冰晶凝华增长理论模型建立了一个单个冰晶粒子增长模型,模拟了温度分别为-1℃~-30℃时,单个典型非球形冰晶粒子的凝华增长过程。与风洞观测数据相对比,该模型能够抓住单个冰晶粒子的轴长,质量以及纵横比随温度和湿度的变化过程。我们进一步将该理论增长模型应用到群粒子的凝华增长过程的模拟。我们釆用欧拉二维正定平流输送法(MPDATA)模拟了典型非球形冰晶群粒子的凝华增长,并对比分析了在不同纵横比分辨率下的模拟效果以及温度变化对冰晶形状的影响,结果表明运用该数值方法可以合理地模拟出群粒子在凝华增长过程中纵横比的演变。与目前采用的拉格朗日-欧拉混合平流算法比较,该算法能够耦合到欧拉动力框架下的分档云模式中去,这对我们研究冰晶粒子形状对云微物理过程和动力过程的影响,以及它们对冰粒子凝华增长的反馈作用具有非常重要的科学意义。  相似文献   

冻结过程中单孔冰结晶变形机制研究     

张永安  应赛  文桃  王月礼  周自强  卢千禧  张支立 《冰川冻土》2022,44(5):1429-1439

孔隙水在冻结过程中产生的冰结晶压力导致了多孔材料的冻胀及破坏。本文通过理论分析分别给出了不同形状晶体的结晶压力计算模型,并分析了经典结晶压力计算公式的使用条件。建立了降温过程中孔隙冰晶生长模型,实现冰晶生长过程中的孔隙变形计算,分析了晶核密度、孔径大小、荷载和冰晶体积对孔隙冻胀变形的影响机制。结果表明：起始孔隙直径和长宽比的增大对结晶变形抑制作用的机理在于减少了冰晶体积中膨胀结晶的比例。荷载对孔隙变形的抑制机制在于,荷载的增大迫使冰晶更多地横向生长（长宽比增大）,导致膨胀结晶所占比例减小。孔隙中的晶体生长有完全填充模式和部分填充模式,在部分填充模式下,晶核密度、荷载和孔径的增大都会导致晶体在孔隙中的填充率增大,从而对孔隙结晶变形产生影响。本模型揭示了单个孔隙中冻胀变形机制,为解决多孔介质的冻胀变形与破坏问题提供了新的思路。  相似文献   

大气冰核谱对雷暴云微物理过程及起电影响的数值模拟     

王梦旖  谭涌波  师正  刘俊  于梦颖  郑天雪 《高原气象》2019,38(3):593-603

利用已有的二维对流云模式,讨论了三种不同的冰核谱对雷暴云微物理、起电及电荷结构的影响。模拟结果表明:(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。  相似文献   

冰晶核化对雷暴云微物理过程和起电影响的数值模拟研究   总被引：2，自引：0，他引：2  

谭涌波  杨忆  师正  周博文  张冬冬  廖义慧 《大气科学》2015,39(2):289-302

本文在已有的二维对流云模式中采用了一种与气溶胶有关的冰晶核化方案替代原有的冰晶核化经验公式, 并选取个例, 分别就两种方案进行了模拟对比试验。模拟结果表明:(1)新方案所得冰晶比含水量主要分布在-0.1~-7.6℃温区之间, 高于原方案所得的-50.1~-24.2℃温区;在整个雷暴云的发展过程中新方案冰晶的分布高度、温度区间以及最大浓度值均大于原方案。(2)在新方案中, 温度相对较高的过冷区产生大量冰晶, 其争食云中水汽抑制了云滴、雨滴的增长。此外, 与原方案相比, 霰增长受雨滴大幅减小的影响进一步得到限制, 导致生成的霰小于原方案, 且空间分布具有较大区别。(3)两方案在雷暴云初期形成的电荷结构不同;在发展旺盛与消散阶段新方案中电荷空间分布区域和电荷量均大于原方案, 此外, 在不同时刻主正电荷区和主负电荷区的中心高度存在差异。本文对云微物理过程及起电的分析为后继探讨气溶胶与雷暴云起放电过程、电荷结构之间的相互关系提供了有利条件。  相似文献   

季节性积雪区不同遮挡条件下深霜发育比较   总被引：1，自引：0，他引：1  

洪雯  魏文寿  刘明哲  陆恒  韩茜 《地理科学》2012,(8):979-985

以中国科学院天山积雪雪崩研究站为研究区,在2009～2010年冬季观测期利用体视显微镜(XTZ-E)及拍照设备和雪特性分析仪(Snow Fork),对3种遮挡条件的开阔地(0遮挡)、树缘(50%遮挡)和树下(90%遮挡)的积雪深霜进行连续观测,比较和分析西北季节性积雪区不同遮挡条件下的深霜发育特征。研究表明:1)深霜发育主要受温度制约,其次是温度梯度。由不同遮挡条件引起积雪累积和太阳辐射差异而导致雪深不同,从而形成的温度环境差异,是深霜发育差异的根本原因。2)深霜发育厚度与雪深呈正相关关系,有开阔地(0遮挡)>树缘(50%遮挡)>树下(90%遮挡),融雪期深霜的消减速率为树下>开阔地>树缘。3)深霜冰晶粒径呈先减小(稳定累积期-过渡期)再增大(-融雪期)的变化,积雪稳定累积期后,深霜粒径开阔地>树缘>树下。4)2009～2010年冬季雪深大,因而圆角深霜(DHxr)和圆角刻面冰晶(FCxr)在深霜中发育最多,二者共占70%～80%。开阔地易发育杯型深霜(DHcp),树缘和树下则易发育柱状条纹深霜(DHla)、棱柱状深霜(DHpr)和刻面冰晶(FCso)。深霜中胶结态冰晶约占10%～30%,其比例在开阔地深霜中递减,而在树缘和树下处递增。  相似文献   

过冷云风洞中初始冰晶的初步研究     

周筠君  龚乃虎 《高原气象》1993,12(4):442-449

本着重研究了在过冷云风洞中，温度为－４—１６℃，含水量为１．４ｇｍ＾－３，爆泡后增长４５ｓ的初始冰晶的一些特性。结果表明：（１）初始冰晶质量在－４—１３℃有两个峰值，它们是－５．７℃时的１．８×１０＾－８与－１１．４℃时的６．３×１０＾－８ｇ，而在－８．４℃和－１３℃时出现的极小值分别为２×１０－９ｇ和５×１０＾－９ｇ。（２）初始冰晶的浓度值随着温度的降低出现三个递减的峰值，它们分别是－４．２℃  相似文献   

什么天气是雾？     

《贵州气象》2004,28(5):7-7

雾是近地面微细水滴或冰晶附着在大量的悬浮颗粒上形成的集合体。用能见度作为区分雾、轻雾、霾等天气的尺度，能见度降到1千米以下时称为雾，能见度在1～10千米称为轻雾超过10千米成为霭。霾是悬浮在空气中的大量微小尘粒、  相似文献   

云室中两种检测冰晶方法的比较   总被引：4，自引：1，他引：4       下载免费PDF全文

酆大雄 《气象》2003,29(1):17-19

通过实验比较了在云室中检测冰晶的两种方法－糖盘法和玻片法，结果表明玻璃片测到的冰晶数比糖盘高数倍，讨论了两种方法检测的上下限，优缺点及应用范围。  相似文献   

甘肃省秋季层状云冰雪晶粒子特征个例分析   总被引：3，自引：0，他引：3  

李照荣  李宝梓  庞朝云  杨增梓 《干旱气象》2002,20(3):21-23

利用安装有PMS探头、温湿仪和GPS的飞机 ,对 2 0 0 1年 10月 12日甘肃河西地区降水性层状云进行了探测。根据获取的资料分析了此次降水性层状云的冰雪晶特征 ,包括不同粒子的分布特性 ,给出不同温度下的冰雪晶粒子谱 ,还分析了粒子谱型随温度的变化及其包含的微物理机制。与我国其它地区的冰雪晶浓度比较认为 ,在一定的云水条件下 ,甘肃秋季层状云有较大的增雨催化潜力  相似文献