中低层水平风速对雷暴云微物理、电活动的影响

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为了进一步认识中低层风速对雷暴云动力、微物理过程、电活动和降水特征的影响,本文利用三维雷暴云动力电耦合模式,对不同中低层水平风速情况下雷暴的发展特征进行了敏感性试验。文中先对比分析了中层、低层水平风速增大对云内起电和放电、微物理过程及降水的影响,以地面至1.5km高度为低层,1.5km至5.84km高度为中层,在这两个高度层内分别设置了四个算例,四个算例的风速比例大约为0:1:2:4;而后分析了中低层水平风速变化时微物理变化与电活动的关系,以地面至5.84km高度为中低层高度,风速在整个中低层范围内同时变化,比例大约是0:1:2:4。风速设置可以代表一般的天气情况。模拟结果表明,在雷暴云发展初期,低层水平风增强比中层水平风速增大更不利于霰、冰晶粒子的生长。而在雷暴云发展后期,中层、低层水平风对冰晶粒子影响差异较小,但较强的中层水平风将使霰粒子粒子尺寸和数量更小。低层水平风速增长不会影响达到降水率峰值的时间,风速变化将使液态降水分布范围扩大,固态降水分布的改变则很小。中层水平风增强时,液态降水率峰值可能提前到来,对固态降水率则没有影响,固态、液态降水区域中心更易发生明显偏移。中层、低层水平风速改变时,液态降水总量的变化情况相反,低层水平风很弱时将更有利于液态降水;固态降水都将先增加后减少。中层、低层风在一定范围内增强时,将有利于闪电的发生,但均不能过强,否则将不利于闪电的形成。当中低层整层水平风速增大,雷暴云内粒子生长受到抑制,云内起电过程将变得缓慢,起电区域发生转移,更长的起电时间使云内产生更大的电场、发生更剧烈的放电过程,但若风过强,云内电场将被严重抑制而不发生放电,中等强度风最有利于闪电发生。中低层水平风速在一定范围内增长将使降水增多,但若风场过强,降水将减少。结果表明中低层水平风对雷暴云活动影响显著,在对雷暴云体的活动规律、闪电与降水的发生、发展机制和雷暴云各活动间相关关系的研究中应当综合考虑它对云内动力、微物理过程的影响。
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