上行地閃依據(jù)其起始前有無(wú)其它閃電放電活動(dòng)被劃分為兩類,一類是觸發(fā)型上行地閃,一類是自持型上行地閃。目前對(duì)于上行地閃起始、傳播與雷暴云電環(huán)境參數(shù)之間關(guān)系的認(rèn)識(shí)還不夠充分,對(duì)于上行地閃的放電效應(yīng)缺乏有效的評(píng)估。本文主要是在二維雷暴云起、放電模式中植入上行地閃放電參數(shù)化方案,通過(guò)改變模式的初始擾動(dòng)獲得了大量上行地閃放電個(gè)例,以此來(lái)分別探討觸發(fā)型上行地閃和自持型上行地閃發(fā)展的有利電環(huán)境特征,并給出上行地閃放電對(duì)空間電位、電場(chǎng)、靜電能以及電荷結(jié)構(gòu)影響的估計(jì)值。此外,還利用新建立的觸發(fā)型上行地閃模型探討了云閃傳播過(guò)程中靜電場(chǎng)分量觸發(fā)后續(xù)上行地閃事件的可能性。主要研究結(jié)果如下:1.觸發(fā)型上行地閃:雷暴云模式在多種電荷背景下模擬出了前次云閃或上行地閃放電結(jié)束后觸發(fā)的后續(xù)上行地閃放電事件。前次云閃或上行地閃放電中和了上部電荷區(qū)的電荷,閃電通道經(jīng)過(guò)區(qū)域的空間位勢(shì)和空間電場(chǎng)被極大改變,底部電荷區(qū)對(duì)空間電勢(shì)和電場(chǎng)的作用凸顯,雷暴云底部位勢(shì)井的范圍和強(qiáng)度都不斷增大,建筑物尖端的環(huán)境電場(chǎng)躍增并超過(guò)觸發(fā)型上行地閃的起始閾值,促使上行先導(dǎo)啟動(dòng)。此外,觸發(fā)型上行地閃模型成功模擬出前次云閃傳播過(guò)程中觸發(fā)后續(xù)上行地閃放電的... 

【文章來(lái)源】：南京信息工程大學(xué)江蘇省

【文章頁(yè)數(shù)】：69 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

接地建筑物高度與上行地閃啟動(dòng)時(shí)環(huán)境電場(chǎng)之間的關(guān)系

的科研團(tuán)隊(duì)也觀測(cè)到了大量建筑物尖端始發(fā)的上行地閃。蔣如斌等人近些年在 32北京氣象觀測(cè)塔上觀測(cè)到了多次上行地閃事件，其中圖 2.3[25]就是他們團(tuán)隊(duì)于 2 9 月 27 日觀測(cè)到的兩次上行地閃個(gè)例。從圖 2.3 的兩次上行地閃光學(xué)圖像可以看行先導(dǎo)通道有比較復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，既可以是單通道的向上傳播，也可以是多分叉的向伸，這和云地閃的隨機(jī)傳播是有相似之處的。因此在上行先導(dǎo)傳播上，同樣采用隨電參數(shù)化方案[48,49]。當(dāng)閃電通道和環(huán)境點(diǎn)之間的電勢(shì)梯度超過(guò)上行地閃的傳播閾Ecrit）時(shí)，閃電通道將繼續(xù)延伸。因?yàn)殚W電先導(dǎo)頭部的溫度很高，臨近先導(dǎo)頭部的空氣被加熱，導(dǎo)致該區(qū)域的電離程度增加，從而使得閃電先導(dǎo)的傳播閾值要遠(yuǎn)小于的啟動(dòng)閾值。參考譚涌波等[49]的先導(dǎo)傳播閾值，在本模型中，選擇 150 kV/m 作為地閃的傳播閾值，且不區(qū)分正負(fù)先導(dǎo)以及觸發(fā)和自持型上行地閃的差異。此外選擇值還在一定程度上取決于放電模塊的空間分辨率。在雷暴云模式中，若有多個(gè)環(huán)境足上行地閃的傳播閾值，將采取與 Mansell 等[48]一樣的由隨機(jī)概率函數(shù)來(lái)決定下一道點(diǎn)的方法。

屬于三極電荷結(jié)構(gòu)下云閃觸發(fā)型上行正地閃（ITUPLB），其中 UL2 和 UL3 均屬于三極電荷結(jié)構(gòu)下云閃觸發(fā)型上行地閃，唯一的區(qū)別在于 UL2 出自 SEET 個(gè)例模擬結(jié)果，屬于山地雷暴中的閃電，UL3出自NJ812個(gè)例模擬結(jié)果，屬于平原雷暴中的閃電。圖3.1(d-f)給出的是 UL1-3 發(fā)生時(shí)對(duì)應(yīng)的空間電位分布。圖 3.1 (a, b, c)上行地閃通道結(jié)構(gòu)和空間電荷分布，(d, e, f)上行地閃通道結(jié)構(gòu)和空間電位分布。圖 3.1(a,d)代表 UL1，圖 3.1(b, e)代表 UL2，圖 3.1(c, f)代表 UL3。紫色菱形代表上行地閃的起始點(diǎn)，紅色通道代表上行正先導(dǎo)，藍(lán)色通道代表上行負(fù)先導(dǎo)。圖 3.1(a, b, c)中黑色實(shí)線代表正電荷區(qū)，虛線代表負(fù)電荷區(qū)，等勢(shì)線數(shù)值從±0.1 nC/m3開(kāi)始

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
[1]空間電荷水平分布對(duì)閃電行為影響的數(shù)值模擬研究[D]. 林輝.南京信息工程大學(xué) 2018
[2]上行閃電觸發(fā)以及傳播的數(shù)值模擬[D]. 周博文.南京信息工程大學(xué) 2015
[3]閃電先導(dǎo)三維自持發(fā)展模式及應(yīng)用[D]. 李丹.中國(guó)氣象科學(xué)研究院 2013



本文編號(hào)：3278227