厘清地外強(qiáng)迫因子對地球天氣-氣候的作用機(jī)制是計(jì)算自然和人為因素與氣候變化貢獻(xiàn)率的先決條件,而太陽活動是影響地球最主要的地外強(qiáng)迫因子。太陽除了直接為地球上的天氣-氣候變化提供能量以外,還能夠通過太陽活動、太陽風(fēng)調(diào)制進(jìn)入大氣的高能粒子通量及兩極的大氣電勢分布,干預(yù)電離層的大氣電離活動,通過全球大氣電路控制云微物理過程和大氣粒子譜分布,由此改變云的宏觀物理過程,從而對地球上的天氣和氣候產(chǎn)生影響。本文基于太陽活動-空間天氣-全球電路-靜電云微物理機(jī)制的理論基礎(chǔ),通過計(jì)算大氣帶電粒子的碰并效率,模擬大氣帶電粒子的碰并過程對云的生命周期和降水過程的具體影響,以探討地外強(qiáng)迫因子影響地球天氣-氣候的途徑及其主要的物理機(jī)制。主要得到以下幾點(diǎn)認(rèn)識:1、使用激光多普勒測量儀測量真空電場中被電子槍充電后克服重力漂浮的礦物細(xì)顆粒物的粒徑與速度,計(jì)算得到粒徑為0.5μm~10μm間的顆粒帶電量約為10~(-20)~10~(-14)C,與前人研究結(jié)果相似。2、根據(jù)兩個(gè)相互作用的帶電顆粒之間的映射電荷靜電力,使用導(dǎo)電面方法,在流場中與斯托克斯流體阻力的平衡,推導(dǎo)獲得映射電荷靜電力碰并效率計(jì)算公式。根據(jù)推導(dǎo)獲得的公式計(jì)算及其與前人計(jì)算結(jié)果的對比,得出以下結(jié)論:映射電荷靜電力碰并效率與模擬軌跡拋射模型的數(shù)值模擬結(jié)果在半徑為0.1~1μm“Greenfield Gap”的范圍內(nèi)顯著相關(guān);對于攜帶異種電荷兩個(gè)粒子,在不同的電場強(qiáng)度下,映射電荷靜電力碰并效率通常大于庫侖力碰并效率;粒子帶電量的增大會引起粒子間的靜電力作用的增大,從而導(dǎo)致帶電粒子間靜電力碰并效率的增大;“Greenfield Gap”的范圍不僅與小粒子的粒徑有關(guān),還與大粒子的粒徑有關(guān)。3、基于CReSS-SDM云模式的模擬中發(fā)現(xiàn):大氣電場強(qiáng)度增加提高了大氣粒子的帶電量,促進(jìn)粒子間碰并過程的發(fā)生,促進(jìn)大氣中云滴、雨滴的轉(zhuǎn)化,增大降水量;相比庫侖力,相同大氣電場強(qiáng)度作用下映射電荷靜電力對云的形成和降水過程的影響更大;而當(dāng)只有一定粒徑范圍的顆粒帶電時(shí),只有該粒徑范圍的碰并效率得到提高,因此只有粒徑略大于這個(gè)范圍的顆粒的數(shù)量得到顯著提升,數(shù)量得到大幅度提升的這部分顆粒由于不帶電,不具有靜電力碰并效率,不能促進(jìn)其進(jìn)一步增長,形成阻滯,因此也不能夠生成更多的雨滴從而提高降水量。從以上結(jié)論可以認(rèn)識到,太陽活動能夠通過調(diào)制大氣電場影響大氣云層的生命周期及粒子譜的演變,從而影響地球天氣-氣候,與太陽活動-空間天氣-全球電路-靜電云微物理機(jī)制的理論一致。
【學(xué)位單位】：華東師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：P426.5
【部分圖文】：

大學(xué) 2018屆碩士學(xué)位論文 第一會使水滴累積同種電荷。Beard and Ochs（1983）列舉了云滴累積包括擴(kuò)散充電，漂移充電和選擇性離子充電。間電荷附著在水滴上使水滴帶電后，帶電水滴又會由于飽和-干燥空而蒸發(fā)，電荷會殘留在蒸發(fā)核（曾經(jīng)為凝結(jié)核的氣溶膠顆粒）內(nèi)成核。這類帶電蒸發(fā)核能攜帶比與其相同粒徑大小的顆粒正常情況下大得多的電荷長達(dá) 10 分鐘（Tinsleyand Zhou，2015)。水滴對周圍會因?yàn)榱Ｗ由系碾姾膳c其在水滴上產(chǎn)生的映射電荷之間的靜電吸這個(gè)過程稱為靜電清除。由于蒸發(fā)核上的電荷產(chǎn)生于初始空間電荷于 JZ，因此認(rèn)為靜電清除率是對太陽風(fēng)輸入的反饋。

師范大學(xué) 2018屆碩士學(xué)位論文 第一的宏觀物理特征以及大氣降水的影響。選擇合適的流場對粒子間碰并效率的計(jì)算十分重要。不同的流場下，不粒子的表現(xiàn)相去甚遠(yuǎn)。但是愈加精確的計(jì)算方法愈加復(fù)雜，需要花費(fèi)更，這就不利于應(yīng)用到更高級的模型中。因此，選擇合適的流場不僅需要果精確，更重要的是簡化計(jì)算過程，使之能夠運(yùn)用到更加復(fù)雜更加高級，能夠進(jìn)行宏觀模擬，具有實(shí)際意義。6 技術(shù)路線本研究在前人研究、基礎(chǔ)調(diào)研與相關(guān)文獻(xiàn)、數(shù)據(jù)資料搜集的基礎(chǔ)上，采試分析與計(jì)算機(jī)編程模擬相結(jié)合的研究方法，以此開展研究工作。

（2）調(diào)整激光發(fā)射器的位置，使兩臺發(fā)射器發(fā)射的激光束的焦點(diǎn)位于實(shí)驗(yàn)腔中部；調(diào)整多普勒接收器的位置和高度，使之能捕捉到激光束的焦點(diǎn)。（3）將礦物粉末顆粒放入 10mm×10mm×2mm 的合金樣品槽中，將樣品槽放在實(shí)驗(yàn)腔的樣品臺上，調(diào)整樣品臺的高度，使樣品槽的中心在激光束焦點(diǎn)以下約10mm 處。（4）關(guān)閉實(shí)驗(yàn)腔，打開機(jī)械真空泵，為實(shí)驗(yàn)腔創(chuàng)造真空環(huán)境。但是所用機(jī)械泵不能達(dá)到實(shí)驗(yàn)要求的真空度，因此當(dāng)實(shí)驗(yàn)腔內(nèi)氣壓從一個(gè)大氣壓下降到約10-1Pa 時(shí)，打開分子泵，繼續(xù)降低實(shí)驗(yàn)腔內(nèi)氣壓。（5）待實(shí)驗(yàn)腔內(nèi)氣壓降低到 10-5Pa，符合實(shí)驗(yàn)要求的真空度后，開啟電子槍，調(diào)節(jié)束流、能量等變量。（6）待電壓檢測板示數(shù)穩(wěn)定后，開啟監(jiān)控，記錄數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)量達(dá)到 2000 組以上，保存數(shù)據(jù)，調(diào)整電學(xué)變量，進(jìn)行下一組實(shí)驗(yàn)。
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2884561