冰晶核化对雷暴云闪电行为影响的数值模拟研究

• 作者: 向春燕 夏艳羚 张鑫 谭涌波 马肖
• 来源期刊: 气象学报
• 学科: 地球科学
• 关键词: 冰晶 核化方案 起电率 电荷结构 放电特征
• 年，卷（期）: 2017,（2）
• 所属期刊栏目: 论文
• 页码范围: 328-341
• 页数: 14页
• 分类号: P427.32+1
• 字数: 11190字
• 语种: 中文
• DOI: 10.11676/qxxb2017.015

摘要

为了探讨冰晶核化对雷暴云闪电行为的影响,通过已有的三维对流云起、放电模式探讨对比了3种冰晶核化方案,分别为原模式中的经验公式YS方案及与气溶胶相关的DE方案和LP方案.研究表明冰晶核化方案对雷暴云内冰晶微物理发展特征、起电及放电过程均有一定影响.模拟结果显示:(1)考虑了气溶胶的两种新参数化方案中冰晶粒子在高温区(高于-13.8℃)出现,在雷暴云发展过程中DE方案和LP方案冰晶的垂直分布均大于YS方案.(2)DE方案和LP方案中高温区出现的冰晶所带电荷极性有明显的反转现象,导致雷暴云电荷结构产生差异;雷暴云发展旺盛时刻DE方案和LP方案出现三级性电荷结构,而YS方案在整个雷暴云过程都是偶极性,并且DE方案和LP方案中电荷空间分布区域更加广泛.(3)不同核化方案下雷暴云放电特征存在差异,YS方案在偶极性电荷结构背景下没有负地闪产生,而DE方案和LP方案中次正电荷区的存在促进了负地闪的发生,并且负先导出现在较低的高度范围内;DE方案和LP方案中电荷量级较大,因此云闪发生频次以及正、负先导传播次数增加明显.