不同水汽条件下气溶胶对雷暴云电过程影响的数值模拟研究*
2021-07-28林晓彤谭涌波李璐滢汪海潮
林晓彤 师 正 谭涌波 李璐滢 汪海潮
南京信息工程大学气象灾害教育部重点实验室/气候与环境变化国际合作联合实验室/气象灾害预报预警与评估协同创新中心/中国气象局气溶胶与云降水重点开放实验室,南京,210044
1 引言
气溶胶与云、雾和降水的相互耦合作用一直以来是大气科学领域研究的核心问题,而起、放电过程作为雷暴云动力-微物理过程的产物之一,其与气溶胶的关系持续受到学者们的关注。目前,中外科学家们(Westcott,1995;Lyons,et al,1998;Murray,et al,2000;Williams,et al,2002;Steiger,et al,2003;Kar,et al,2009;Tan,et al,2016;Shi,et al,2020)通过光、闪电定位、卫星遥感等观测手段,获得了一大批有关气溶胶和闪电活动的观测事实,而通过对比分析不同情境(海洋与陆地、城市与郊区、火山喷发和森林火灾前后)的闪电活动特征发现气溶胶对闪电活动作用明显。
由于探测手段的限制,为了全面了解气溶胶影响雷暴云起、放电过程的物理原因,中外学者已开展相应的模式研究。例如:Mansell 等(2013)基于一个三维云模式进行敏感性试验,结果表明气溶胶浓度(气溶胶数浓度,下同)为50—2000 cm-3时,雷暴云电过程随着气溶胶浓度升高而增强;大于2000 cm-3时,闪电活动呈现出急剧减弱和增强两种相反的趋势,这种差异归因于采用了不同的冰晶繁生参数化方案。师正等(2015)利用耦合了气溶胶模块的二维雷暴云起、放电模式分析了气溶胶对雷暴云电过程的作用,发现电过程随着气溶胶浓度升高而增强,但当气溶胶浓度较高时,云水竞争导致电过程保持稳定。此外,邓美玲等(2017)基于WRF 中尺度模式模拟发现雷暴起电强度与气溶胶浓度呈正相关。……
