| 题名 | 雷暴云电结构及闪电产生氮氧化物的模型研究 |
| 作者 | 郭凤霞 |
| 学位类别 | 硕士 |
| 答辩日期 | 2003 |
| 授予单位 | 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所 |
| 授予地点 | 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所 |
| 导师 | 张义军 |
| 关键词 | 三维雷暴云模式 起电机制 电荷结构 放电特征 LNOx输送 |
| 中文摘要 | 本文利用三维强风暴一动力电祸合模式，对五种起电机制做了敏感性分析，确定了雷暴云内优势与非优势起电机制。同时分别分析了反转温度、中心最大扰动位温、扰动区域及环境层结对雷暴云电荷结构的影响。然后模拟研究雷暴云发展过程中的放电特征及时空分布，同时计算了闪电产生氮氧化物（LNOx）及其输送特征。粒子的扩散和电导起电机制是非优势起电机制，在它们的作用下，垂直电场Ez＜l00kv／m。感应起电机制是一种优势起电机制，对于雷暴云单体，在它的作用下，电场可逐渐增加，但由于部分电荷已随降雨达到地面，所以在一定的时间内并不能使电场达到击穿值。冰晶的繁生过程引起的次生冰晶起电机制，也是一种比较重要的起电机制，它主要的作用范围是-3℃-13℃之间。非感应起电机制是目前我们认识的最主要的一种起电机制，可以解释雷暴云中偶极性和三极性的电荷结构。反转温度Tr对雷暴云内电荷结构至关重要，Tr不同，主要的起电区域不同。在相同层结条件下，较低的中心最大扰动位温△θ。对应较弱的雷暴云和准反极性电荷结构；较高的△θe。对应较强的雷暴云和偶极性电荷结构；介于强弱之间时，呈典型的三极性电荷结构。其它条件不变，增加扰动区域的垂直或水平范围，可减弱反转温度层以上的起电活动，但对反转温度层以下的起电区域影响不大。通常南方地区由于层结很不稳定，CAPE较大，主正电荷区电荷浓度及范围大，主正、负电荷区中心高度抬升，偶极性结构明显；高原地区层结不稳定度较小，对流发展弱，云顶高度低，准反偶极性结构较明显；北方地区层结不稳定度介于两者之间，呈典型的三极性电荷结构。湿度对电荷结构也有一定的影响，增加中层平均相对湿度，会使整个雷暴云的不稳定度增加。偶极性电荷结构对应的中层平均相对湿度最大，准反极性对应的中层平均相对湿度最小。所以可以用对流的强弱判断起电的强弱和雷暴云电结构，强对流易形成偶极性电荷结构，弱对流易形成准反偶极性电荷结构。即只要具备相应的层结条件，南方地区也会出现弱对流、弱雷暴、准反极性电结构，高原也有可能出现强雷暴、偶极性电结构。在典型的三极性电荷结构的雷暴云中，整个高度范围上都可以发生放电，但参与放电的点主要分布在负电荷区域中，且电荷浓度越大处，放电频数也越高，此外在正电荷区也有少数放电点，这与国内外观测，云闪起始于负电荷区相一致。在垂直和水平平流的共同输送作用下，与放电频数图相比较，整个含有NOx的区域显得窄长，迎风侧向里凹进，同时整体向X方向略微偏移，位于强上升气流区的LNOx会被向斜上方输送。大气湍流运动造成湍流场中各部分之间强烈混合，不断将含有NOx的空气与周围空气混合，通过湍流输送后，雷暴云中的LNOx会快速向四周扩散，整体浓度呈指数减小。所以平流的作用是整体输送作用，而湍流起的是冲淡稀释作用。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2013-08-22 |
| 页码 | 59 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.casnw.net/handle/362004/21958]  |
| 专题 | 寒区旱区环境与工程研究所_研究生学位论文_学位论文 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 郭凤霞. 雷暴云电结构及闪电产生氮氧化物的模型研究[D]. 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所. 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所. 2003. |
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