上升运动核心区与霰粒子非感应起电区关系的模拟研究

来源：高原气象杂志2016年第3期北京时间：

作者：王飞;张义军;郑栋

单位：中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室, 北京 100081;2. 中国气象科学研究院雷电物理和防护工程实验室, 北京 100081

摘要：利用一个三维起电放电云分辨率模式,基于北京地区的一次探空数据,进行了孤立雷暴单体的模拟实验,并对模拟雷暴中上升运动较强阶段(最大上升速度Wmax >5 m·s-1),霰粒子发生非感应起电区域内的上升运动特点,及其与上升运动核心区(上升速度W >5 m·s-1)之间的空间关系进行了分析。结果表明,非感应起电区主要分布在上升运动核心区及其临近区域。出现在上升运动核心区内的非感应起电活动的起电效率通常较高(|非感应起电效率En-charging|> 0.1 nC·m-3)。上升运动中心也能够发生非感应起电。即使是在雷暴最大上升速度达到峰值时,在上升速度中心的霰粒子仍能发生非感应起电。但过强的上升速度不利于非感应起电效率的进一步提高。在该模拟雷暴中,效率较高的非感应起电活动多集中发生在Wmax > 5 m·s-1的时段内,区域则主要分布在-4~28 m·s-1的垂直速度区间内。对于具有更高效率的非感应起电活动(|En-charging| > 0.5 nC·m-3),尽管Wmax越大,具有更高效率的非感应起电活动区范围就越大,起电效率中心也更靠近上升速度中心,但起电效率中心与上升速度中心并不重合。大部分具有更高效率的非感应起电活动都发生在W < 20 m·s-1的上升运动区内。此外,上升速度中心高度在闪电活动的多数时间里与反转温度高度基本一致,可以用来区分霰粒子非感应起电获得不同极性电荷的区域:在分析时段内(第12~23 min)的大部分时间里,霰粒子获得负电荷的区域都出现在该高度附近或以上高度中,而获得正电荷的区域则基本出现在该高度以下。

关键词：上升运动核心区;上升速度中心;非感应起电

基金资助：国家自然科学基金项目(41205001,91537209);国家重点基础研究发展计划(2014CB441406);气科院基本科研业务费项目(2012Y005,2013Z006)