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大气冰核对雷暴云电过程影响的数值模拟研究

师 正 林晓彤 谭涌波 郭秀峰 汪海潮

师 正, 林晓彤, 谭涌波, 郭秀峰, 汪海潮. 大气冰核对雷暴云电过程影响的数值模拟研究[J]. 大气科学. doi: 10.3878/j.issn.1006-9895.2110.21101
引用本文: 师 正, 林晓彤, 谭涌波, 郭秀峰, 汪海潮. 大气冰核对雷暴云电过程影响的数值模拟研究[J]. 大气科学. doi: 10.3878/j.issn.1006-9895.2110.21101
Numerical simulation research on the effect of ice nuclei on the electrification in thunderstorms[J]. Chinese Journal of Atmospheric Sciences. doi: 10.3878/j.issn.1006-9895.2110.21101
Citation: Numerical simulation research on the effect of ice nuclei on the electrification in thunderstorms[J]. Chinese Journal of Atmospheric Sciences. doi: 10.3878/j.issn.1006-9895.2110.21101

大气冰核对雷暴云电过程影响的数值模拟研究

doi: 10.3878/j.issn.1006-9895.2110.21101
基金项目: 江苏省自然科学基金项目 (BK20180808,BK20190147),国家自然科学基金项目(41805002),灾害天气国家重点实验室开放课题(2021LAW-B05),江苏省高等学校自然科学研究面上项目(19KJB170025),南京信息工程大学人才启动项目(2016r042)

Numerical simulation research on the effect of ice nuclei on the electrification in thunderstorms

  • 摘要: 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级性。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。
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出版历程
  • 收稿日期:  2021-06-17
  • 录用日期:  2021-12-24
  • 修回日期:  2021-10-15
  • 网络出版日期:  2022-01-05

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