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闪电通道状态变化参数化的建立及截断和再击穿的数值模拟
被引量：
3
1
作者
张袁瞰
郑天雪
+1 位作者
谭涌波
唐渤
《气象学报》
CAS
CSCD
北大核心
2024年第2期222-235,共14页
为提高数值模式对闪电精细化放电过程的仿真能力并与不断提高的闪电探测技术形成互补,探讨再击穿过程与雷暴电参数的关系,建立了一个能够再现先导截断及再击穿过程的自持电中性完整闪电参数化方案。考虑到正、负先导的极性不对称,分别...
为提高数值模式对闪电精细化放电过程的仿真能力并与不断提高的闪电探测技术形成互补,探讨再击穿过程与雷暴电参数的关系,建立了一个能够再现先导截断及再击穿过程的自持电中性完整闪电参数化方案。考虑到正、负先导的极性不对称,分别设置了不同传播速度及起始和传播阈值。方案新增了通道电导率、平均电流、电荷等非线性电参数,并以这些参数的实时更新驱动闪电通道发展,通过设置不同通道状态变化阈值实现了先导通道衰退、截断以及重新激活的实时状态变化。基于通道平均电流、纵向电场以及电导率的实时变化,方案将电荷在空间重新分配,保证了通道的自持电中性。将新方案植入经典雷暴云三极电荷模型,模拟得到的云闪在通道结构、先导截断及再次激活、正负先导的极性不对称等方面与现有观测事实有较好的一致性。概念模型验证表明,新方案在保证自持电中性的前提下,在模拟包含截断和再击穿过程的完整闪电放电过程方面具有一定合理性和先进性。
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关键词
雷电物理学
闪电参数化
截断
再击穿过程
极性不对称
自持电中性
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职称材料
基于自持电中性闪电放电参数化模型研究云闪通道中沉积电荷的变化特征
2
作者
唐渤
谭涌波
+1 位作者
郑天雪
张袁瞰
《气象学报》
北大核心
2025年第1期129-141,共13页
闪电通道的电荷特征是雷电物理研究的重点,而现有的观测手段难以直接获取通道中电荷的详细演变特征,为了深入研究闪电通道电荷的变化特征并与观测形成互补,开展模拟工作必不可少。利用自持电中性闪电放电参数化模型,在三极电荷背景下模...
闪电通道的电荷特征是雷电物理研究的重点,而现有的观测手段难以直接获取通道中电荷的详细演变特征,为了深入研究闪电通道电荷的变化特征并与观测形成互补,开展模拟工作必不可少。利用自持电中性闪电放电参数化模型,在三极电荷背景下模拟多次云闪并从中选取一次典型个例,分析该云闪通道内电荷的变化特征及其影响因素,结果如下:正、负先导通道形成时,通道内会沉积一定量的初始电荷;后继分支延伸时,之前的通道会沉积来自后继分支的异极性电荷,通道内初始电荷会不断被中和,部分通道的电荷极性会发生变化;通道熄灭或后继分支停止延伸时,通道内电荷不再变化;再击穿过程发生时,截止通道内的异极性电荷会显著减少,再次激活的通道内的异极性电荷会显著增多。研究表明:先导通道内的电荷变化与通道自身的状态以及后继分支的延伸状况有关;通道电荷变化幅度与通道初始电荷量以及后继分支的活跃程度呈正相关,而通道的初始电荷量与通道首次击穿电场呈正相关。此外,在正、负先导极性不对称的影响下,云闪起始点倾向于沉积更多正电荷。
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关键词
雷电物理学
闪电参数化
通道电荷
云闪起始点
再击穿过程
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职称材料
题名
闪电通道状态变化参数化的建立及截断和再击穿的数值模拟
被引量：
3
1
作者
张袁瞰
郑天雪
谭涌波
唐渤
机构
南京信息工程大学应急管理学院
中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室/雷电物理和防护工程实验室
南京气象科技创新研究院
出处
《气象学报》
CAS
CSCD
北大核心
2024年第2期222-235,共14页
基金
国家自然科学基金面上项目(42275075)
灾害天气国家重点实验室开放课题(2023LASW-A03)
江苏省气象局科研项目(ZD202412)。
文摘
为提高数值模式对闪电精细化放电过程的仿真能力并与不断提高的闪电探测技术形成互补,探讨再击穿过程与雷暴电参数的关系,建立了一个能够再现先导截断及再击穿过程的自持电中性完整闪电参数化方案。考虑到正、负先导的极性不对称,分别设置了不同传播速度及起始和传播阈值。方案新增了通道电导率、平均电流、电荷等非线性电参数,并以这些参数的实时更新驱动闪电通道发展,通过设置不同通道状态变化阈值实现了先导通道衰退、截断以及重新激活的实时状态变化。基于通道平均电流、纵向电场以及电导率的实时变化,方案将电荷在空间重新分配,保证了通道的自持电中性。将新方案植入经典雷暴云三极电荷模型,模拟得到的云闪在通道结构、先导截断及再次激活、正负先导的极性不对称等方面与现有观测事实有较好的一致性。概念模型验证表明,新方案在保证自持电中性的前提下,在模拟包含截断和再击穿过程的完整闪电放电过程方面具有一定合理性和先进性。
关键词
雷电物理学
闪电参数化
截断
再击穿过程
极性不对称
自持电中性
Keywords
Lightning physics
Lightning parameterization
Decay and re-breakdown process
Polarity asymmetry
Self-sustained charge neutrality
分类号
P427.3 [天文地球—大气科学及气象学]
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职称材料
题名
基于自持电中性闪电放电参数化模型研究云闪通道中沉积电荷的变化特征
2
作者
唐渤
谭涌波
郑天雪
张袁瞰
机构
南京信息工程大学应急管理学院
中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室/雷电物理和防护工程实验室
南京气象科技创新研究院
出处
《气象学报》
北大核心
2025年第1期129-141,共13页
基金
国家自然科学基金面上项目(42275075)
灾害天气国家重点实验室开放课题(2023LASW-A03、2024LASW-B09)
江苏省气象局科研项目(ZD202412)。
文摘
闪电通道的电荷特征是雷电物理研究的重点,而现有的观测手段难以直接获取通道中电荷的详细演变特征,为了深入研究闪电通道电荷的变化特征并与观测形成互补,开展模拟工作必不可少。利用自持电中性闪电放电参数化模型,在三极电荷背景下模拟多次云闪并从中选取一次典型个例,分析该云闪通道内电荷的变化特征及其影响因素,结果如下:正、负先导通道形成时,通道内会沉积一定量的初始电荷;后继分支延伸时,之前的通道会沉积来自后继分支的异极性电荷,通道内初始电荷会不断被中和,部分通道的电荷极性会发生变化;通道熄灭或后继分支停止延伸时,通道内电荷不再变化;再击穿过程发生时,截止通道内的异极性电荷会显著减少,再次激活的通道内的异极性电荷会显著增多。研究表明:先导通道内的电荷变化与通道自身的状态以及后继分支的延伸状况有关;通道电荷变化幅度与通道初始电荷量以及后继分支的活跃程度呈正相关,而通道的初始电荷量与通道首次击穿电场呈正相关。此外,在正、负先导极性不对称的影响下,云闪起始点倾向于沉积更多正电荷。
关键词
雷电物理学
闪电参数化
通道电荷
云闪起始点
再击穿过程
Keywords
Lightning physics
Lightning parameterization
Channel charge
Initial point of intracloud lightning
Rebreakdown process
分类号
P427.3 [天文地球—大气科学及气象学]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
闪电通道状态变化参数化的建立及截断和再击穿的数值模拟
张袁瞰
郑天雪
谭涌波
唐渤
《气象学报》
CAS
CSCD
北大核心
2024
3
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
基于自持电中性闪电放电参数化模型研究云闪通道中沉积电荷的变化特征
唐渤
谭涌波
郑天雪
张袁瞰
《气象学报》
北大核心
2025
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