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《南京信息工程大学》 2012年
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气溶胶对雷暴云电荷结构影响的数值模拟研究

王宁宁  
【摘要】:本论文的主要工作是把气溶胶模块耦合到一个已有的雷暴云起电模式中,完成了二维250m分辨率下雷暴云的起电过程数值模拟试验;同时结合实际的探空观测资料,对加入气溶胶前后的模式进行了对比检验,初步建立起一个便于考察气溶胶对微物理以及起电过程影响的雷暴云起电新模式;此外,通过改变初始气溶胶的浓度以及谱分布情况,考虑其对雷暴云内微物理过程以及电荷结构的影响,并且对产生的电荷总量以及引起的空间电荷分布变化进行定量估计及其合理性的评价,对实际中观测到的雷暴云中不同的电荷分布提供理论依据,同时也对气溶胶与空间电荷分布的相关性提出新的见解。本数值模拟研究取得的结果如下: (1)在已有的雷暴云模式,以及Mansell和谭涌波等学者的工作基础上,加入气溶胶模块,尽可能的继续优化起电参数化方案,建立一个便于考察气溶胶对微物理以及起电过程影响的雷暴云起电新模式;同时完成了与通过经验公式考虑云滴数浓度的经典模式的对比验证,确信加入气溶胶模块后,在250m分辨率下对雷暴云中的动力和微物理过程仍具有较好的模拟能力。 (2)随着气溶胶的浓度增大,使得雷暴云内电荷密度总量以及电荷总量也随之增大,但其达到峰值的时间基本不受影响;同时也使雷暴云由三极性结构向多极性结构发展;各层电荷堆电荷总量增加并不均匀,主要集中于中部主负电荷堆以及底部次正电荷堆。 (3)通过气溶胶的不同初始滴谱对雷暴云空间电荷结构分布的分析发现:对雷暴云电荷结构有重大影响的为大于1μm的巨核气溶胶粒子;随着巨核粒子的增加,雷暴云底部出现较为明显的次负电荷堆;而该电荷堆的出现与空间电荷堆浓度的不均匀增加所导致的底部感应起电机制发生极性反转的现象息息相关。
【学位授予单位】:南京信息工程大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:P427.3;X513

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【参考文献】
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