积云模式下三维闪电分形结构的数值模拟

为了提高积云模式对雷暴云内电过程的模拟能力,将Mansell提出的放电参数化方案在起始击穿阈值和闪电通道感应电荷的分配过程上进行改进,耦合了已有的三维强风暴动力—电耦合模式中。对STEPS(Severe Thunderstorm Electrification and Precipitation Study)试验中一次雷暴个例以及对中纬度地区理想雷暴个例的模拟表明,引入了新放电参数化方案的模式模拟出闪电在发展特性和几何结构上和观测结果有较好的一致性。模拟结果还表明:闪电的类型与极性取决于背景电荷结构以及闪电的起始位置,只有底部存在正电荷堆时才会产生负地闪,且负地闪的起始点均具有较高的负电势。闪电通道上感应电荷的沉降会改变通道附近水成物粒子上携带的电荷,这对雷暴云内复杂电荷结构的形成有重要作用。经统计,模拟的地闪和云闪通道的分形维数平均值分别为1.47和1.69。对起始击穿阈值的敏感性试验表明,随着起始击穿阈值的增大,首次闪电时间会向后推迟,当采用逃逸击穿时首次闪电产生的时间最早;闪电数量随起始击穿阈值的增大而减少;当使用固定击穿阈值(100,150和200 k V)时得到的云地闪比均小于使用逃逸击穿时得到的云地闪比,使用逃逸击穿时得到的云地闪比与观测结果最为接近。     

湖北地区一次雷暴云电荷结构和放电特征的数值模拟研究

在三维强风暴动力—电耦合数值模式中引入非感应起电参数化方案、感应起电参数化方案以及放电参数化方案,对湖北宜昌2014年6月19日一次闪电过程中雷暴云电荷结构和放电特征进行了模拟分析。模拟结果表明,当云内粒子增多、增大,大部分霰粒子逐渐降落到中低层,上部正电荷区减小,底部正电荷堆范围开始扩大,中部负电荷区和底部正电荷区成为主要的起电区域,这种底部正电荷区较厚的三极性电荷结构不利于地闪的产生。在粒子带电分析中,霰与冰晶粒子携带的电荷量均大于云滴,说明霰与冰晶之间非感应碰撞是云中主要的起电过程。虽然云滴的电荷量较小,但霰与云滴之间感应碰撞的作用不可忽视。结合电荷结构的分布,发现底部正电荷堆的垂直分布高度与霰粒子、云滴的电荷浓度的分布有关,且霰与云滴电荷浓度的累积区与底部正电荷堆相一致。     

基于多致灾因子相似的热带气旋检索方法研究:以风暴潮-海浪灾害预评估为例

热带气旋引起的风暴潮-海浪灾害成灾频率高、致灾强度大,对我国沿海地区造成的人员和经济损失惨重。预评估阶段需要在灾前对研究区可能造成的损失等进行快速的综合判定。从历史热带气旋中检索出与目标热带气旋位置及各种致灾因子强度相似的热带气旋是快速、准确地预评估风暴潮-海浪灾害的重要方法。面向风暴潮-海浪灾害预评估,提出了一种基于多致灾因子的相似热带气旋检索方法。用于相似检索的致灾因子数据包括:从中国气象局西北太平洋热带气旋最佳路径数据集中提取并经处理得到的1949~2013年影响湛江市的112场热带气旋的路径中心点位置、中心气压、最大风速、最大风速半径及移动速度数据,112场热带气旋的模拟风场、风暴潮及海浪数据。首先,利用相似离度方法对热带气旋进行路径相似性检索;其次,利用最优相似系数方法计算中心气压、最大风速半径、最大风速、移动速度、风场、风暴潮及海浪强度指标的相似系数进行一次检索;然后,根据风场、风暴潮及海浪模拟数据的获取情况,分别基于路径-强度及风场-风暴潮-海浪综合相似性指标进行二次检索;最终给出历史热带气旋的综合相似排序。以2013年尤特热带气旋为例,利用上述方法检索了与其最为相似的5场历史热带气旋。该方法综合考虑了热带气旋路径及多种致灾因子的相似,兼顾了检索的速度及质量,是进行快速、准确的风暴潮-海浪灾害预评估的重要基础。     

基于地形差异的闪电频数与雷达回波关系分析

利用2014-2018年SWAN雷达三维拼图产品和闪电定位资料,分析华中地区闪电活动与雷达回波特征的关系,并建立山区和平原区的闪电代理回波(lightning proxy reflectivity)拟合公式。结果表明,闪电频数和面积与40～45 d BZ、45～50 d BZ强回波面积和最大回波强度均有显著的相关性,而与≥50d BZ回波面积的相关性不大。在山区与平原区两种地形条件下,闪电频数与垂直柱最大雷达回波存在较好的S形曲线拟合关系。13 km网格分辨率下平原区的S形拟合曲线明显高于山区的拟合曲线,两者均高于美国同化系统GSI中原线性、非线性经验曲线,增长率与GSI的线性曲线接近。3 km的S形曲线平原区略高于山区。采用S形曲线拟合关系和GSI经验关系估计雷达回波,经检验,S曲线闪电代理回波与闪电高频区、实测强回波区一致,其中13 km网格的代理回波比GSI经验关系转换的回波强度大,且比其更接近观测值,但不如3 km网格代理回波拟合效果准确。若不考虑地形差异,闪电代理回波将出现高估或低估现象。     

云水饱和度对雷暴云非感应起电过程的影响

在三维强风暴动力—电耦合数值模式中引入基于Saunders et al.(1991) 实验结果的非感应起电参数化方案S91,在此基础上,利用云水饱和度替代环境温度和有效液水含量将S91方案变形.对比分析一次雷暴单体首次放电前,变形后的S91方案和原S91方案模拟得到的非感应转移电荷的极性、量级、电荷结构以及与霰和冰晶粒子分布之间的关系.结果表明,虽然两种方案采用的电荷密度变化率以及每次碰撞平均转移的电荷量均相同,但不同方案中决定粒子间电荷转移的因子不同对电荷的分布存在较大的影响.加入云水饱和度的S91方案,非感应转移电荷的极性多为正极性,电荷结构先呈单极性后转变为三极性,并有进一步转变为偶极性的趋势.但这两种方案模拟得到的霰与冰晶粒子电荷分布的重合区的范围、大小均不同,这也是造成两种方案电荷结构和转移电荷分布不同的主要原因.     

Numerical Sensitivity Studies on Effects of Ice Nucleating Processes on Electrification in Thunderstorms

This study employed numerical simulations to explore the impact of varying ice nucleation processes on the microphysics and electrification within thunderstorm clouds. A two-dimensional cumulus model, incorporating both non- inductive and inductive charge separation schemes, was utilized. The findings revealed that the freezing nucleation mechanism significantly influenced the microphysical development, electrification, and charge structure of thunderstorms. Homogeneous freezing generated a large quantity of small ice crystals near the cloud tops, which were primarily re- sponsible for the development of positive charge regions through a non-inductive charging process. Conversely, hetero- geneous freezing resulted in larger ice crystals, enhancing graupel formation and leading to a more rapid and intense charge separation rate of around ?15°C. Ice crystals formed heterogeneously and charged negatively during the development stage, resulting in an inverted dipole charge structure. When both immersion and homogeneous freezing processes were considered, the competition between these two distinct freezing processes resulted in reduced cloud water content and weaker electrification. Under conditions of low cloud water content at lower storm levels, graupel particles were negatively charged through non-inductive charging, causing the charge structure to quickly revert to a normal dipole structure.     

雷暴云起电机制及其数值模拟的回顾与进展

对国内外有关雷暴云起电机制和起/放电模式的研究结果和进展进行了回顾,总结了这两方面研究的主要进展及所涉及的重要问题。详细介绍了离子、粒子及其他起电机制的发展历程,并从非云模式和云模式这两方面综述了国内外起/放电模式的一些结果和进展。目前对雷暴云内电荷的产生已有较为系统地了解,但仍需对雷暴内动力、微物理和起电过程及它们之间的相关性做更深入的研究。进一步完善雷暴云起/放电模式,并应用模拟结果和观测资料来研究动力、微物理过程及电结构的相互作用机制。     

安徽省地矿局召开2007年地质勘查成果交流会

安徽省地质矿产勘查局2007年地质勘查成果交流会于2008元月10-11日在合肥召开。本次会议由重点地质勘查成果介绍、专题讲座和2008年工作部署研讨3个部分组成。两院院士常印佛、省地矿局局长吴玉龙、副局长方达、徐小磊、总工程师储国正、省国土资源厅地勘处处长黄步旺以及局属地勘单位总工程师、总工办主任、地调所所长和机关有关处室近80人参加了会议。会议开幕式由徐小磊副局长主持。吴玉龙局长作重要讲话,他概括盘点了全局2007年的地质成果,就“地质立局,地质强队”的战略意图和实施意义作了重要指示;常印佛院士对于地矿局的找矿工作提出了指导性意见;黄步旺处长作了有关2008年省地质勘查项目的布置和地质勘查行业管理的讲话。会上储国正总工系统总结了2007年全局地质勘查成果。地勘单位8位代表在会上介绍了他们承担的地质勘查成果。省地调中心陆三明博士作了“庐枞地区铜铁多金属找矿前景”的报告。江昌洲、汪涵璋和崔先文教授进行了地球物理探矿方面的技术讲座。刘湘培教授以他几个成功的典型找矿实例作了“踏遍青山忙找矿”的报告。唐永成教授阐述局二次资料开发项目的实施意义,就其技术路线和工作方法提出了具体的指导意见。与会代表还就局2008年地质勘查项目的立项进行了讨论,并提出了很好的意见和建议。在会议总结会上,徐小磊副局长就地勘队伍改革和实现找矿“三个突破”等问题作了专题讲话。局地矿处处长、总工办主任江来利同志作会议总结。     

安徽省地矿局召开“地质资料二次开发项目汇报和矿业权经营经验交流会”

2007年7月31日到8月1日,安徽省地矿局在332地质队召开“地质资料二次开发项目汇报和矿业权经营经验交流会。”局属19个地勘单位总工程师、项目负责人、矿权经营管理人员共58名代表参加了会议。     

深圳地区不同天气流型夏季短时强降水和闪电的时空特征

利用高时间分辨率的分钟级雨量资料及LS8000闪电定位仪地闪数据,对比分析2014-2017年台风型、低压型、西南季风型和切变线型天气系统引发的深圳地区夏季短时强降水和闪电活动,并通过分析降水和闪电的日变化、降水频次、闪电峰值、持续时间、雷达回波顶高等,探讨不同天气流型引发的降水和闪电的时空分布特征.结果 表明,四种天...