气溶胶对雷暴云起电以及闪电发生率影响的数值模拟

作     者：师正 谭涌波 唐慧强 杨忆 彭琳 郭秀峰 陈浩然 SHI Zheng;TAN Yongbo;TANG Huiqiang;YANG Yi;PENG Lin;GUO Xiufeng;CHEN Haoran

作者机构：南京信息工程大学中国气象局气溶胶与云降水重点开放实验室南京210044 南京信息工程大学气象灾害预报预警与评估协同创新中心南京210044 

出 版 物：《大气科学》 (Chinese Journal of Atmospheric Sciences)

年 卷 期：2015年第39卷第5期

页      面：941-952页

核心收录：

学科分类：07[理学] 070601[理学-气象学] 0706[理学-大气科学] 

基　　金：国家重点基础研究发展计划(973计划)项目2014CB441403 国家自然科学基金项目41175003 41075003 41475006 江苏高校优势学科建设工程资助项目PAPD 江苏省普通高校研究生科研创新计划项目CXZZ13_0515 

主　　题：气溶胶 电荷结构 起电机制 闪电发生率 数值模拟 

摘      要：本文利用二维耦合气溶胶模块的雷暴云起电模式，结合一次南京雷暴个例，进行250 m分辨率雷暴云起电模拟实验，探讨了气溶胶浓度对雷暴云空间电荷分布以及闪电发生率的影响。在这个气溶胶模块中，假定一个三模态的气溶胶对数分布，考虑了气溶胶活化过程。结果显示：（1）随着气溶胶浓度增大，雷暴云电荷结构保持为三极型。（2）当气溶胶浓度从50 cm^-3增加至1000 cm^-3时，水成物粒子浓度上升，雷暴云电荷量和闪电发生率增加明显。（3）气溶胶浓度在1000～3000 cm^-3范围时，云水竞争限制了冰晶的增长，导致雷暴云上部主正电荷堆电荷量降低。云滴和霰粒子浓度缓慢上升促进中部主负电荷堆和底部次正电荷堆电荷量继续增大。闪电发生率保持稳定。（4）当气溶胶浓度大于3000 cm^-3时，水成物粒子浓度稳定，云内的电荷量以及闪电发生率保持为一定量级。