發(fā)布時間：2020-07-11 12:08

【摘要】：為了進(jìn)一步了解青藏高原雷暴的特殊性,本文利用三維雷暴云動力-電耦合數(shù)值模式,對青藏高原地區(qū)2003年8月11日和8月13日兩次雷暴過程進(jìn)行模擬,分析了高原雷暴的電荷結(jié)構(gòu)特征并從微物理角度討論了其主要形成原因。結(jié)果表明:(1)高原雷暴具有特殊的特征:其生命期較短,地閃頻發(fā),上升和下沉氣流較小,固態(tài)降水明顯多于液態(tài)降水;雷暴云云底和云頂均較低,暖云區(qū)厚度小,固態(tài)小粒子(冰晶、雪)所在高度較低,固態(tài)大粒子(霰、雹)分布較廣并接地。(2)高原雷暴云電荷結(jié)構(gòu)在發(fā)展階段主要分為兩類,一類過程在雷暴云初始階段云內(nèi)先形成一個各電荷區(qū)較弱的負(fù)的偶極性結(jié)構(gòu),另一類過程在雷暴初始階段就形成了三極性結(jié)構(gòu),兩類雷暴云電荷結(jié)構(gòu)底部正電荷區(qū)都較弱,但范圍較大。隨著雷暴云不斷發(fā)展,前一類雷暴在上部又形成了較強(qiáng)的正電荷區(qū)轉(zhuǎn)變?yōu)槿龢O性結(jié)構(gòu),因此在雷暴云成熟階段高原雷暴云內(nèi)電荷結(jié)構(gòu)主要為三極性結(jié)構(gòu)。在消散階段,云內(nèi)電荷結(jié)構(gòu)逐漸由三極性轉(zhuǎn)變?yōu)榕紭O性,結(jié)構(gòu)整體電荷密度較小,直至電荷結(jié)構(gòu)消失。(3)高原雷暴對流較弱時,在雷暴發(fā)展階段中,會形成負(fù)的偶極性電荷結(jié)構(gòu),此時上部負(fù)電荷區(qū)由冰晶帶負(fù)電形成,下部正電荷區(qū)由霰粒子帶正電形成。在成熟階段,云上部出現(xiàn)了由冰晶荷正電形成正電荷區(qū),云中部的負(fù)電荷區(qū)由霰粒子與冰晶荷負(fù)電形成的。對流較強(qiáng)時,云中上部的正電荷區(qū)主要是云中的冰晶荷正電形成;其中,雷暴云電荷結(jié)構(gòu)為三極性結(jié)構(gòu)時,霰和冰晶通過非感應(yīng)起電機(jī)制作用荷負(fù)電形成云中部的負(fù)電荷區(qū),霰粒子與雪粒子在非感應(yīng)起電機(jī)制作用下共同荷正電形成云下部的正電荷區(qū);雷暴云電荷結(jié)構(gòu)為偶極性時,云內(nèi)下部負(fù)電荷區(qū)是由霰粒子通過非感應(yīng)起電機(jī)制作用荷負(fù)電形成。(4)高原雷暴電荷結(jié)構(gòu)下部出現(xiàn)電荷量較小較為薄弱但范圍較大持續(xù)時間較長的正極性電荷區(qū)是高原雷暴的特殊之處。高原雷暴對流較弱,上升風(fēng)速較小,環(huán)境溫度較低,導(dǎo)致高原雷暴暖云區(qū)厚度較小,混合相區(qū)域內(nèi)有效液態(tài)水含量較高,形成了這樣的電荷結(jié)構(gòu),其中電荷主要的貢獻(xiàn)者是霰粒子,此外雪粒子也一定程度上做出了貢獻(xiàn)。下部正電荷區(qū)的范圍、持續(xù)時間和強(qiáng)度主要由固態(tài)降水強(qiáng)度和固態(tài)粒子的重合區(qū)域決定。
【學(xué)位授予單位】：南京信息工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：P427.3
【圖文】：

邐２２：１０逡逑時間（ｍｉｎ）逡逑圖２．１邋２００３年８月１３日那曲地面電場、閃電頻數(shù)隨時間的演變逡逑由圖２．２邋（ａ）可見，８月１３日當(dāng)?shù)禺?dāng)天２０：００，地面氣溫為１７．２°Ｃ，氣壓為５８８邋ｈＰａ，逡逑0°Ｃ層和－２０°Ｃ層分別位于５５０邋ｈＰａ和４００邋ｈＰａ左右，相對應(yīng)的高度約為１．７邋ｋｍ邋（相對高逡逑度，下同）和４．５邋ｋｍ，中層（３００？５００邋ｈＰａ）相對濕度約為５４％，高層（１００？３００邋ｈＰａ）逡逑相對濕度約為２５％，濕度較大，風(fēng)向隨著高度由南向西發(fā)生順時針旋轉(zhuǎn)，環(huán)境水平風(fēng)速逡逑和風(fēng)向均有很強(qiáng)的切變，有利于強(qiáng)雷暴的發(fā)展。由圖２．２邋（ｂ）可見，８月１１日當(dāng)?shù)禺?dāng)天逡逑２０：００的探空情況總體與１３日相似，地面氣溫略低，為１６．４°Ｃ，氣壓為５８８ｈＰａ；邋０°Ｃ層逡逑和－２０°Ｃ層分別位于４５０邋ｈＰａ和３５０邋ｈＰａ左右，也較１３日過程更低，相對應(yīng)的高度約為逡逑２＿５邋ｋｍ和５．０邋ｋｍ

邐１２０逡逑時間（ｍｉｎ）逡逑圖３．２個例０８１３雷暴閃電頻次和上升、下沉速度及降水強(qiáng)度隨時間的演變逡逑３．１．２水凝物粒子的微物理特征逡逑水凝物粒子是電荷的載體，與電荷結(jié)構(gòu)關(guān)系密切。由圖３．３可見，本次模擬過程云逡逑滴分布范圍較廣，從ｌｋｍ—直延伸至８ｋｍ高度，由此可見本次過程中云底高度相較于逡逑平原地區(qū)更低，同時與探空資料中得到的實際云底高度相近。冰晶主要分布在－４０°Ｃ等溫逡逑線附近，比含水量中心約在８ｋｍ高度。霰粒子總體范圍較大，可從近地面一直延伸到－逡逑４０°Ｃ以上的高層。雪粒子是冰晶的聚合體，其粒子尺度大于冰晶但是小于霰粒子，因此逡逑比含水量分布總體與冰晶類似，但由于雪粒子自身的尺度與重量，其所在高度更低，約逡逑在４？８邋ｋｍ邋（－４０？－２０°Ｃ）之間。雨滴主要分布在０°Ｃ線以下，高度約在０？３邋ｋｍ處，量級逡逑１逡逑

時間（ｍｉｎ）邐時間（ｍｉｎ｝逡逑圖３．１個例０８１３雷暴上升速度和下沉速度（各高度上的水平最大值）等值線圖（ａ．上升速度等值線逡逑圖，ｂ．下沉速度等值線圖，單位：ｍｓ－１；邋Ｍａｘ代表最大值；灰色短實線從低到高分別是０°Ｃ、－逡逑１０°Ｃ、－２０°Ｃ和－４０°Ｃ所在位置）逡逑Ｉ邐｜邐１邋Ｉ邋１邋Ｉ邋１邋Ｉ邋１邐ｒ逡逑２０－邐Ａ邐－邋５０邐邐液態(tài)降水逡逑邐邋邋Ｖ＾Ｎ．邐一一固態(tài)降水逡逑？邐ｙ邐＼邐／邋＼邐＿邐——上升風(fēng)速逡逑Ｊ邐、．邐／邐＼邐－邐４０邐邐下沉風(fēng)速逡逑＾１５－邐／邐＼邋／邐＾邋總閃逡逑一W 邋！邐￥邐地閃逡逑｜ｇ邋．邐／邐＿邐３0邐｜邋＿邋負(fù)地閃逡逑ｉ＇０－邋／邐ｆｔｉｔｆｉｊｉｉｉｉsE：２。霸逡逑Ｑ邐ｉｌｉ＾邋0逡逑２０邐４０邐６０邐８０邐１００邐１２０逡逑時間（ｍｉｎ）逡逑圖３．２個例０８１３雷暴閃電頻次和上升、下沉速度及降水強(qiáng)度隨時間的演變逡逑３．１．２水凝物粒子的微物理特征逡逑水凝物粒子是電荷的載體，與電荷結(jié)構(gòu)關(guān)系密切。由圖３．３可見，本次模擬過程云逡逑滴分布范圍較廣，從ｌｋｍ—直延伸至８ｋｍ高度，由此可見本次過程中云底高度相較于逡逑平原地區(qū)更低，同時與探空資料中得到的實際云底高度相近。冰晶主要分布在－４０°Ｃ等溫逡逑線附近，比含水量中心約在８ｋｍ高度。霰粒子總體范圍較大，可從近地面一直延伸到－逡逑４０°Ｃ以上的高層。雪粒子是冰晶的聚合體，其粒子尺度大于冰晶但是小于霰粒子，因此逡逑比含水量分布總體與冰晶類似，但由于雪粒子自身的尺度與重量，其所在高度更低，約逡逑在４？８邋ｋｍ邋（－４０？－２０°Ｃ）之間。雨滴主要分布在０°Ｃ線以下

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2750392