【摘 要】
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本文在一维时变雷暴云起电放电模式的基础上,分别利用CCOPE和STEPS中一次雷暴的实测探空资料对其结果进行了初步模拟;在此基础上通过敏感性试验研究了地面温度、地面气压、云底
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本文在一维时变雷暴云起电放电模式的基础上,分别利用CCOPE和STEPS中一次雷暴的实测探空资料对其结果进行了初步模拟;在此基础上通过敏感性试验研究了地面温度、地面气压、云底高度、云体半径、反转温度、温度垂直递减率、电荷转移量、上升气流速度和软雹垂直通量对雷暴云起电放电过程的影响;并模拟了沿海雷暴个例和内陆雷暴个例,初步分析了两个雷暴个例起电放电特征。模式考虑的冰晶生成机制为Fletcher和H-M冰晶生成机制。CCOPE和STEPS中雷暴个例的模拟结果与实际观测结果对比发现,垂直电场正负极大值出现的位置与实测结果较接近,但电场极值差异较大,模拟结果明显大于实测结果,导致这一结果的主要原因是模式中阈值设定较高及各个参数为定值等模式的局限性。敏感性试验表明,地面温度较高时,雷暴云中负电荷的垂直厚度较小,雷暴云的正负电荷密度极大值较大。地面气压降低,放电位置有所降低,首次放电时间降低,闪电频数升高。云底高度降低,雷暴云放电位置也降低,降低幅度在0.1km左右,首次放电时间减小,闪电频数随之增大。在两种冰晶机制下,云体半径越大闪电频数也越大,与前人研究结果一致。反转温度较低时冰晶所带负电荷的垂直范围较大;模式中地面温度为32℃,反转温度低于-26℃时,雷暴云出现反极性电荷结构。不同冰晶机制下温度垂直递减率对闪电频数的影响有差别。在Fletcher冰晶机制下,随着温度垂直递减率的增大,正负电荷分布范围减小,负电荷密度极大值绝对值增大,正电荷密度极大值减小。转移电荷量与闪电频数成正比,与首次放电时间无关。上升气流增大,放电位置也有所升高。当软雹垂直通量增加,雷暴云首次放电时间降低,而闪电频数随之增大。在模拟计算中,Fletcher冰晶机制下更易有地闪出现。对比内陆和沿海雷暴个例的模拟结果可知,内陆雷暴个例首次放电时间提前于沿海雷暴个例,内陆雷暴个例的闪电频数也较大,电活动较为强烈。该模式能够较直观地模拟雷暴发展过程中的电荷结构和电场时空分布等。
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