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   

大连地区雷暴时空变化特征及其严重年大气环流背景分析     

王秀萍  金巍  王岩  侯彦泽  高磊 《气象与环境学报》2019,35(2):61-68

利用1961—2013年大连地区3测站逐日地面雷暴观测资料及1948—2016年NCEP/NCAR再分析月平均资料,采用线性趋势估计和合成分析方法分析了大连地区雷暴日数的时间和空间分布规律,并进一步探讨雷暴严重年5—9月平均大气环流背景特征。结果表明:大连地区雷暴具有明显的地域特征,空间分布主要呈现北部内陆地区多,南部沿海地区少的特点;除2月外,各地其余月份均可发生雷暴,7月和8月达到高峰值,雷暴集中发生在5—9月,雷暴具有较强的季节性,夏季6—8月最多,冬季很少出现雷暴;年平均雷暴日数总体呈减少趋势,其中北部的减少趋势尤为显著;雷暴初日多出现在4月,终日多出现在10月,初日较终日稳定,无论初日和终日均以北部地区较南部地区稳定,各地雷暴初日显著提前,终日推迟不显著,但仅有大连终日推迟趋势显著;雷暴初日和终日北部地区对应的候平均气温阈值分别为-1℃和10℃,南部(东部)地区对应的候平均气温阈值分别为6℃(-1℃)和3℃(8℃);多雷暴年,高层500 hPa蒙古低涡异常偏强,副热带高压偏西偏北,低层850 hPa偏南风水汽输送和大连上空整层垂直上升运动均异常偏强,这些有利于雷暴日数的增多,而少雷暴年与多雷暴年特征基本相反。  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   

优化网格法在小面积区域雷暴特征分析中的应用     

石湘波  张其林  丁烨毅  邵程远  周溥佳 《气象科学》2015,35(3):334-339

为满足小面积区域(10 000 km²左右)雷电防御工作准确化、精细化的要求, 选取人工观测半径用以优化1 km×1 km网格的雷电参数。实例分析表明:优化网格法可以修正1 km×1 km相邻网格的年平均地闪密度值的大幅波动, 避免相邻网格突变值的出现。也可以使1 km×1 km网格的雷电日更符合气象意义。并可以准确分析用于表征区域强雷暴分布的平均单位雷电日地闪密度和最大单位雷电日地闪密度等雷电参数。  相似文献   

地球-电离层空腔舒曼共振日变化特征分析     

银峰  张其林  纪彤彤  姜苏 《气象科学》2015,35(4):480-487

全球雷电活动在地球-电离层空腔中产生的极低频(ELF)信号干涉叠加,在一系列固定频率上产生舒曼共振(SR)。利用2012年5月以色列Mitzpe-Roman(MR)站ELF水平磁场资料,采用频谱变换、时间平均、分析了实测SR日变化信号的时域和频域特征。同时基于全球ELF传播模式,利用OTD/LIS雷电卫星资料模拟了5~30 Hz磁场功率谱日变化情况。结果表明:时域背景信号幅值的均值和偏差满足正态分布的期望和标准差;水平磁场前三阶SR谐振频率非常稳定,月平均下的谐振频率日变化相对8、14、20 Hz理论值的偏移量分别不超过0.3 Hz、0.55 Hz和0.6 Hz。东南亚和美洲地区雷电活动主要响应于南北磁场分量第一阶SR的07—09时和19—22时时段内。而东西磁场分量前三阶SR在12—15时时段内都对非洲地区雷电活动有指示作用。磁场功率谱日变化模拟结果与实测基本一致,表明利用单站正交磁天线的不同阶SR信号能够指示全球不同"热斑"区域的雷电活动。  相似文献   

近55年来宾市雷暴日数特征分析   总被引：3，自引：1，他引：2  

黄翠珍  黄芳  李荣迪 《气象研究与应用》2011,32(3):88-91

采用1956～2010年广西来宾市国家基本气象站常规地面气象观测资料,对雷暴日数特征进行了统计分析。结果表明,来宾市年雷暴日数在46～106d,年平均雷暴日数为72．4d;来宾市一年中任何一天都有可能出现雷暴天气,其中6、7、8月雷暴日数最多,约占全年雷暴日数的57．4％。小波分析显示,来宾年雷暴活动具有较强的9年周期...  相似文献   

阿拉善左旗雷暴活动特征分析     

多福学  刘志宁  马文超  张思莲 《内蒙古气象》2011,(3):51-52

利用阿拉善左旗气象局1971—2000年30年的雷暴资料,对阿拉善左旗雷暴的年、月、日变化及产生和消失的方位进行了统计分析,得到了阿拉善左旗雷暴的变化规律。  相似文献   

２００２年海南一次非热带气旋暴雨成因分析     

吴春娃  赵付竹  王凡 《陕西气象》2011,(2):1-3

本文对2008年8月10日出现在北京首都机场的一次暴雨天气过程,从天气形势、物理量场、卫星产品、雷达资料等多方面进行了分析,结果表明,此次强降水发生在高空有利的环流背景下,锋面抬升、高低层温度差动平流、中层辐合、中低层风切变、中层暖干盖的存在以及副高的维持均为强降水的产生提供了有利条件。  相似文献   

2007—2017年浙江省雷暴路径时空特征分析     

崔雪东  张卫斌 《气象与环境学报》2021,37(1):59-66

基于浙江省ADTD二维闪电定位系统监测的近11 a（2007—2017）地闪数据,采用密度极大值快速搜索聚类算法和Kalman滤波算法实现对雷暴的识别及其路径的追踪,并探讨大范围雷暴过程的时空分布特征。结果表明：该方法能够有效对浙江省各类雷暴的识别追踪,共筛选出261条雷暴过程的路径,其存在明显的年变化和年际变化,年路径数与年地闪频次存在较好的对应关系,月分布上路径数呈双峰分布,峰值分别在初春和夏季,其中春季雷暴路径移动时长高于其他季节。88.51%的雷暴自西向东移动,且偏北方向多于偏南方向,各移动方向上雷暴路径数的月分布存在差异性,春季雷暴移动的方向相比夏季较为集中,夏季雷暴各月最为主导的移动方向各不相同;雷暴的移动速度主要集中在50 km/h左右,自西-东和西南-东北方向移动的雷暴速度快于其他方向;空间分布上,主要存在两个移动通道,一是沿金衢盆地、绍兴和宁波方向的区域,其次是天目山脉以北的湖州嘉兴平原一带;从地形特征来看,路径主要发生在丘陵地带,平原及山地相对偏少,且地势越高路径越少。  相似文献   

北京及周边地区雷暴阵风锋特征统计分析     

何娜  丁青兰  俞小鼎  付宗钰  周璇  刘璐  李桑  柳克 《气象学报》2020,78(2):250-259

为全面和系统研究北京及周边地区阵风锋各方面特征,使用2006—2015年暖季（5—9月）北京多普勒雷达探测资料及北京、河北、天津自动气象站观测资料对北京及周边地区的阵风锋过程进行综合统计分析。结果表明,346次阵风锋过程有232次触发了对流,占总数的67%,表明阵风锋对雷暴具有较强的抬升触发能力。阵风锋在6—8月出现的日数占5—9月阵风锋总日数的85%;出现的时段主要是午后至傍晚（12—21时,北京时）,维持时间0.5—3 h;阵风锋在北京东南方向生成的数量最多,且触发对流的次数也最多;其次为偏东和东北方向;偏南和西南方向生成阵风锋数量居中,而偏北、偏西和西北地区阵风锋个例相对较少,触发对流的比例也相对较低。产生阵风锋的母风暴中48%为孤立雷暴（包括孤立多单体和超级单体风暴）,31%为雷暴群,21%为飑线;97%的母风暴最强回波在50 dBz以上,阵风锋的回波强度为10—25 dBz。91%的阵风锋移动速度集中在10—60 km/h,84%的阵风锋与母风暴的最大距离为1—60 km;在母风暴回波强度减弱到30 dBz以下时,80%的阵风锋能够继续维持的时间不超过2 h。阵风锋母风暴向东南方向移动的个例最多,从阵风锋和母风暴移动方向的关系来看,阵风锋与母风暴移向一致的情况占比最高,为32%,其次为母风暴无移动及阵风锋弧形扩散情况,各占17%;阵风锋与母风暴移向相反情况所占比例最低,只有3%。最后统计了阵风锋经过地面自动气象站时,自动观测量的变化情况。结果显示,阵风锋在经过地面自动气象站时会造成风速增大、温度降低、相对湿度增大、气压升高。   相似文献