暖性积云滴谱生长及人工催化的数值模拟

【摘要】： 本文利用一维半积云分档模式，采用实际观测的海洋性盐核谱，模拟了海洋性积云中云滴谱的形成过程。将模式模拟的海洋性积云的宏观特征微观特征与实际观测结果进行比较发现，本模式模拟的海洋性积云的宏观和微观特征随高度和随时间的变化与观测结果基本上一致。 通过对模式模拟海洋性积云的宏观特征及其微观结构特征进行分析，我们得到了海洋性积云的以下几个特点： 1．积云中含水量的分布与垂直上升气流速度的分布，在空间上和在时间上配合一致。在空间上，云中含水量和上升气流速度都是自云底往上先随高度增加，并在云的中上部达到极大值，然后又随高度迅速地减小；在时间上，它们各自的极大值都随时间而增大，并且出现的高度也随时间向上增加。上升气流愈强，含水量也愈大。 2．积云的凝结最先是从较大的盐核上开始。在积云云底之上较底的高度上可以较早地形成较为稳定的云滴谱谱型，而在较高的高度上则要晚一些。 3．云中滴谱随高度的分布特征是：自云底往上，云滴谱先随高度的增加而展宽，然后又迅速的变窄。云滴谱随高度的这种分布特征与云中宏观场的分布特征密切相关。 在成功地模拟了积云的发生发展过程的基础上，我们又对积云进行了人工催化。结果表明，对于暖性海洋性积云而言，半径为1μm、5μm和8μm的盐粉的撒入似乎不利于滴谱的展宽；使用相同剂量播撒时，加入的盐粉半径越小，滴谱反而越窄。这可能是由于大云滴的形成只与盐核浓度有关，总浓度少有利于大云滴的形成。在撒入半径为1μm、5μm和8μm盐粉后，盐核总浓度因盐粉的撒入而增加，所以催化后滴谱都变窄；而使用相同剂量播撒时，半径越小，盐粉所含粒子数越多，撒入后盐核总浓度也越大，从而撒入的半径越小滴谱越窄。 【关键词】：积云分档模式 海洋性积云 滴谱的展宽 盐粉催化
【学位授予单位】：南京气象学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2002
【分类号】：P426.53
【目录】：

• 一． 中文摘要5-6
• 二． 英文摘要6-7
• 三． 致谢7-8
• 第一章 引言8-14
• 第二章 模式简介14-25
• 2．1 粒子的分档14-15
• 2．2 微物理过程15-21
• 2．2．1 盐核和云滴的凝结增长15-17
• 2．2．2 凝结增长后各档粒子数和含盐量的重新分配17-19
• 2．2．3 云滴之间的随机碰并19-20
• 2．2．4 水滴的末速度和碰并系数20-21
• 2．2．5 液态水比含水量21
• 2．3 动力学方程组21-25
• 2．3．1 垂直运动方程21-22
• 2．3．2 质量连续方程22
• 2．3．3 热力学方程22
• 2．3．4 水汽守恒方程22-23
• 2．3．5 各档粒子浓度变化方程23
• 2．3．6 各档粒子含盐量变化方程23-25
• 第三章 动力学方程组的数值求解方法和初、边值条件25-29
• 3．1 动力学方程组的数值计算方法25-26
• 3．2 初、边值条件26-27
• 3．2．1 初始条件26-27
• 3．2．2 环境和边界条件27
• 3．3 计算中所用的盐核谱27-29
• 第四章 方程组数值求解过程29-31
• 第五章 盐粉催化实验31-51
• 5．1 积云的宏观特征31-33
• 5．2 积云微观结构的基本特征33-34
• 5．2．1 积云中不同时间的云滴谱33
• 5．2．2 积云中不同部位的云滴谱33-34
• 5．3 与观测结果相比较34-40
• 5．4 盐粉催化40-50
• 5．4．1 催化方案40-41
• 5．4．2 催化实验41-50
• 5．5 计算结果分析50-51
• 第六章 结论51-52
• 附图52-75
• 参考文献75-78

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