雷暴云中起电活动对动力和微物理过程的影响

• 作者: 刘泽 廉纯皓 张坤 张晓黄 曾凡辉 甘明骏 蔡彬彬 郭凤霞 黎奇
• 来源期刊: 大气科学
• 学科: 地球科学
• 关键词: 雷暴云 电场 动力场 微物理场 数值模拟
• 年，卷（期）: 2020,（1）
• 页码范围: 138-149
• 页数: 12页
• 分类号: P427.3
• 字数: 10184字
• 语种: 中文
• DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.1903.18240

摘要

本文通过改变三维强风暴动力—电耦合数值模式中电场参量的引入条件,将电场带入积云运动方程及水凝物下落末速中,模拟比较了有无电场影响下模拟云的主要差异.在考虑电场的作用下,由于初期电活动并不剧烈,降水强度与云内风速变化较小;随着云中起电活动的增强,考虑电场影响的模拟云内上升、下沉风速均有所增加,对应时段的降水强度有明显起伏,但累计液态与固态降水量增加微弱;同时,闪电数目增多,闪电发生得更早,持续的时间更长,电场的影响是不可忽视的.模拟发现:雷暴成熟时期,由于电场力的作用,雹粒子瞬时落速变化的极值均超过10ms-1,霰粒子瞬时落速变化极值也超过了7ms-1.但强电场的区域较小,粒子下落时经过强电场区域的时间较短,所以落速极值变化不大,相比之下电场力对半径较小粒子的下落末速的瞬时改变更显著.电场通过对粒子下落速度的影响,改变了水凝物粒子主要源项的生成率,增加雨滴、冰晶粒子的生成率,减小霰、雹粒子的生成率,调整了三相水凝物粒子的时空分布,使云中水汽总量增加9％,释放潜热增加7％,为云体的进一步发展提供了内能.