不同非感应起电及感应起电参数化方案对青海东部一次雷暴云电荷结构影响的数值模拟研究          下载免费PDF全文

李江林  余晔  李万莉  李亚珺 《地球物理学报》2019,62(7):2366-2381

本研究利用加入起电、放电参数化方案的数值模式（Weather Research and Forecasting Model（Version 3.7.1），WRF3.7.1_ELEC），通过设计五组不同非感应起电及感应起电参数化方案敏感性试验，对发生在青藏高原东北部青海大通地区的一次雷暴过程进行模拟研究，对比分析了不同非感应起电机制及感应起电机制对雷暴云电荷结构的影响.结果表明：在雷暴云发展旺盛阶段，Saunders（S91）、Riming Rate（RR）、和Saunders和Peck（SP98）三种非感应起电方案模拟的雷暴云最低层均为负电荷区，而混合方案（Brooks and SP98，BSP）模拟的雷暴云最低层为正电荷区，主电荷区自下而上为"+-+-"排列的四层电荷结构.与甚高频辐射源定位法推算的结果对比，BSP方案模拟的本次高原雷暴云电荷结构更接近实际情况；几种不同非感应起电方案模拟的主电荷区外围与主电荷区电荷结构不同，说明在雷暴发展的不同阶段雷暴云的电荷结构是不同的；几种非感应起电方案模拟的电荷结构不尽相同，主要是由于霰、冰和雪粒子在不同高度所带电荷的极性及电量的大小不同，霰粒子的电荷密度对低层的影响较大，冰粒子和雪粒子的电荷密度对中上层的影响较大；加入感应起电机制后，雷暴云电荷结构分布几乎没有变化，但能使雷暴云发展旺盛阶段低层和中层的正负电荷区电荷密度有所加强.  相似文献   

超强台风“威马逊”的地闪活动及大气电场特征     

周过海  蔡小辉  劳小青  余海 《气象研究与应用》2019,40(2)

利用海南省气象局在海南岛内布设的地闪定位网、海口地区组网大气平均电场仪及雷达对超强台风"威马逊"过程的监测资料,分析了该过程在海南岛过境(2014年18日12时至19日12时)时陆地及附近海域的地闪活动的时空分布特征。闪电监测结果显示,18日18时起,发生的地闪数目开始增多,至18日22时达到顶峰,至19日8时以前仍保持较强的频数。地电主要发生在东方市境内及近海,最大密度值出现于洋面,达到了4.7次/km2(海面),陆地最大地闪密度为1.6次/km2。通过对地面电场的演变特征分析来看,嵌于台风外围雨带里的对流云具有三极性电荷结构特征,这与大部分常规夏季雷暴云具有一致性。  相似文献   

积云模式下三维闪电分形结构的数值模拟   总被引：5，自引：0，他引：5  

郭凤霞  王昊亮  孙京  吴鑫  梁梦雪 《高原气象》2015,34(2):534-545

为了提高积云模式对雷暴云内电过程的模拟能力,将Mansell提出的放电参数化方案在起始击穿阈值和闪电通道感应电荷的分配过程上进行改进,耦合了已有的三维强风暴动力—电耦合模式中。对STEPS(Severe Thunderstorm Electrification and Precipitation Study)试验中一次雷暴个例以及对中纬度地区理想雷暴个例的模拟表明,引入了新放电参数化方案的模式模拟出闪电在发展特性和几何结构上和观测结果有较好的一致性。模拟结果还表明:闪电的类型与极性取决于背景电荷结构以及闪电的起始位置,只有底部存在正电荷堆时才会产生负地闪,且负地闪的起始点均具有较高的负电势。闪电通道上感应电荷的沉降会改变通道附近水成物粒子上携带的电荷,这对雷暴云内复杂电荷结构的形成有重要作用。经统计,模拟的地闪和云闪通道的分形维数平均值分别为1.47和1.69。对起始击穿阈值的敏感性试验表明,随着起始击穿阈值的增大,首次闪电时间会向后推迟,当采用逃逸击穿时首次闪电产生的时间最早;闪电数量随起始击穿阈值的增大而减少;当使用固定击穿阈值(100,150和200 k V)时得到的云地闪比均小于使用逃逸击穿时得到的云地闪比,使用逃逸击穿时得到的云地闪比与观测结果最为接近。  相似文献   

华北地区一次中尺度对流系统上方的Sprite放电现象及其对应的雷达回波和闪电特征   总被引：3，自引：3，他引：0  

王志超  杨静  陆高鹏  刘冬霞  王宇  肖现  郄秀书 《大气科学》2015,39(4):839-848

利用低光度相机首次观测到了2013年7月31日华北地区一次中尺度对流系统(MCS)上空产生的中高层Sprite放电现象。结合闪电定位、天气雷达等同步观测, 对一次MCS诱发的Sprite的形态学特征及其对应的母体闪电和雷暴系统的雷达回波特征等进行了详细分析。研究除发现了2例圆柱型、3例胡萝卜型和1例舞蹈型 Sprite外, 还发现了2例发光主体发育不完全的Y字型Sprite。估算的Sprite的底部平均高度低于61.8±3.5 km, 顶部平均高度为84.3±6.8 km。Sprite持续时间算术平均值为25.7±9.8 ms, 几何平均值为24.4 ms。Sprite的母体闪电均为正地闪, 峰值电流在+62.5～+106.2 kA之间, 算术平均值为+77.1±22.2 kA, 是本次MCS所有正地闪平均峰值电流的1.4倍。Sprite母体闪电的脉冲电荷矩变化(iCMC)在+475～+922 C km之间, 几何平均值为+571.0 C km。Sprite母体闪电发生在MCS雷达回波25～35 dBZ的层状云降水区, 弱回波(<30 dBZ)面积的突然增加对Sprite的产生有重要指示作用。Sprite易发生在MCS成熟—消散阶段正地闪比例(POP)显著增加的时段。在本次MCS消散阶段中, 有两个时间段可能有利于产生Sprite。在Sprite集中发生时间段, 北京闪电综合探测网(BLNET)探测到的正地闪比例为54.2%, 正地闪连续电流比例70.24%, 连续电流持续时间为58.17±50.31 ms, 有利于Sprite的产生。  相似文献   

气溶胶对雷暴云起电以及闪电发生率影响的数值模拟   总被引：5，自引：1，他引：4  

师正  谭涌波  唐慧强  杨忆  彭琳  郭秀峰  陈浩然 《大气科学》2015,39(5):941-952

本文利用二维耦合气溶胶模块的雷暴云起电模式,结合一次南京雷暴个例,进行250 m分辨率雷暴云起电模拟实验,探讨了气溶胶浓度对雷暴云空间电荷分布以及闪电发生率的影响。在这个气溶胶模块中,假定一个三模态的气溶胶对数分布,考虑了气溶胶活化过程。结果显示:(1)随着气溶胶浓度增大,雷暴云电荷结构保持为三极型。(2)当气溶胶浓度从50 cm-3增加至1000 cm-3时,水成物粒子浓度上升,雷暴云电荷量和闪电发生率增加明显。(3)气溶胶浓度在1000~3000 cm-3范围时,云水竞争限制了冰晶的增长,导致雷暴云上部主正电荷堆电荷量降低。云滴和霰粒子浓度缓慢上升促进中部主负电荷堆和底部次正电荷堆电荷量继续增大。闪电发生率保持稳定。(4)当气溶胶浓度大于3000 cm-3时,水成物粒子浓度稳定,云内的电荷量以及闪电发生率保持为一定量级。  相似文献   

组合煤岩冲击倾向电荷判据试验研究     

《岩土力学》2017,(6):1620-1628

针对深部煤层冲击倾向指标评价冲击危险出现的差异现象,开展了煤、岩石和组合试样冲击倾向指标试验研究,对组合煤岩试样破裂过程的电荷信号进行监测。试验结果表明:顶、底板岩石对煤体的冲击倾向有显著影响,岩石厚度越大,冲击倾向指标越高;组合试样破裂过程的力-电荷变化具有一致性,冲击倾向性强的组合试样,其应力强化直至破坏阶段的电荷信号幅值相差显著。由此提出了组合煤岩峰后电荷变化率冲击倾向判据。回采面的电荷监测表明,冲击危险发生过程获得的电荷变异系数迅速升高和衰减以及试验获取的峰后电荷变化率的量化分析结果相一致,从而验证了峰后电荷变化率作为冲击倾向判据的正确性,为形成深部开采条件下组合煤岩冲击危险及发生几率的电荷预测方法提供了试验指导,为煤岩体失稳破坏预测、矿井动力显现预警提供了试验依据。  相似文献   

陀螺经纬仪的读数方法比较研究   总被引：2，自引：0，他引：2  

万朋  李宗春  李广云  张冠宇  牟爱国 《海洋测绘》2005,25(5):75-78

介绍了陀螺定向测量中三种不同的数据采集方法，分析了各种方法的优缺点。作者认为传感器采集数据自动化程度高，精度高，特别是运用位置敏感探测器（PSD）采样数据量大，具有一定的抗干扰能力，但在运用传感器采样时必须注意克服非线性误差。  相似文献   

壳聚糖及其衍生物在水处理中的应用   总被引：3，自引：0，他引：3       下载免费PDF全文

郭娟娟  唐洪杰  单宝田  王悦江 《海洋科学》2007,31(1):87-91

壳聚糖(Chitosan)是甲壳素(Chitin)的脱乙酰化产物,本身为线型分子,分子链中含有反应性基团羟基(-OH)和氨基(-NH2)。在酸性溶液中,由于-OH和-NH2的存在,壳聚糖可形成高电荷密度的阳离子聚电解质,能够凝聚溶液中带负电的悬浊液、有机物  相似文献   

含水率对岩石电荷感应信号影响规律研究     

郑文红  施天威  潘一山  罗浩  吕祥锋 《岩土力学》2022,43(3):659-668

水是诱发矿井灾害的主要因素之一,研究水?岩相互作用下的岩石破坏电荷信号,可丰富矿井水引起灾害的监测方法。为研究含水率对岩石破坏电荷感应信号的影响规律,基于损伤理论推导了岩石损伤破坏力?电耦合模型,得到了感应电荷量与岩石力损伤和水损伤的理论关系。利用自主研制的电荷感应信号数据采集系统,对不同含水率条件下的岩石试样进行了单轴压缩电荷感应信号监测试验,分析了水对岩石力学性质和岩石破坏过程中各阶段电荷感应信号的影响规律,并对含水率影响感应电荷产生的机制进行了讨论。结果表明：岩石变形破坏过程中的电荷感应信号与岩石的损伤程度有关,累积感应电荷量与感应电荷总量的比值可以表示岩石在水和力作用下的损伤量,且含水率越高,试样越易在较低的应力下产生大量的电荷感应信号。不同含水率岩石的宏观破坏特征明显不同,随着含水率升高,岩石的抗压强度降低,裂隙发育,岩石破坏形式由单剪式破坏向张拉和剪切混合破坏转变。电荷感应信号分布形态上,含水率的升高使得高幅值电荷簇数增加,并向弹性阶段发展,且高幅值电荷感应信号主要分布在弹性阶段后期和塑性阶段。感应电荷量上,随着含水率的升高,弹性阶段的感应电荷释放量占比逐渐增大,塑性阶段占比逐渐减小,两阶段的感应电荷量之和占试样变形破坏过程中产生感应电荷总量的90%以上。水通过弱化岩石颗粒和渗透压作用,使岩石在较低应力下产生或扩展裂隙,感应电荷信号更丰富。  相似文献   

二次电流场多次叠加概率成像   总被引：3，自引：1，他引：2       下载免费PDF全文

闫永利  赵永贵  陈本池  陈谮  马晓冰  孔祥儒 《地球物理学报》2008,51(5):1544-1550

基于地下电流场的积分公式，离散化的二次电流场被分解为电性不连续界面上的一系列点电荷电场的代数和.单位正点电荷电场被引入作为空间扫描函数（SDS），积累电荷出现的概率（COP）函数定义为二次电流场与SDS的互相关.为对概率成像结果进行定量分析解释，提出了规范的积累电荷出现的概率（NCOP）函数.通过应用有限元算法对2D地电模型进行二次电流场合成，实现了二次电流场的多次叠加概率成像.结果表明对均匀半空间中赋存地质异常体的电性结构，概率成像方法对地下异常体的空间位置有较好的指示作用.  相似文献