雷暴云电荷结构对地闪击地点影响的数值模拟
(0) 地闪是一种强烈的自然放电现象，会对人类社会造成多种危害，而这种危害与地闪击地点位置息息相关，目前关于地闪击地点选择这一科学问题的研究主要集中在地形地物对击地点影响这一方面，而关于雷暴云电荷、电位分布对击地点影响的研究还少见报道。本文利用已有的放电参数化方案，结合四次探空资料，进行了12.5 m 的高分辨率二维雷暴云数值模拟实验，得到了各种雷暴云电荷结构下的地闪个例；在此基础上，为了研究闪电传播行为的不可预知性对击地点的影响，本文各选取了一次典型的正、负地闪个例，在固定的空间电荷结构分布背景下，改变先导传播的随机参数进行了大量的数值模拟实验。实验结果表明： 1）由空间电荷唯一确定的电位分布决定了先导的传播最大趋势，而闪电传播的随机性所带来的地闪击地点的不确定范围被限制在3 km 之内，利用动态聚类法对20 个接地点位置进行迭代得出的三个击地点位置，其相互之间的差为1 km 左右，其模拟结果与实际观测相一致。2）通过对不同雷暴云电荷背景下的地闪模拟结果进行统计分析，发现：正、负地闪的初始点与击地点之间的位置差主要分布在0～4 km 范围内，4 km 以上的负地闪所占比例相对较小，而正地闪5 km 以上所占比例较小，总闪在0～10 km 内呈逐步减小趋势，另外由于正地闪先导的传播会绕过雷暴云电荷结构底部的小正电荷区，增加了正地闪初始点与击地点之间的位置差，其在4 km 以上所占比例高于负地闪，其模拟结果与实际观测结果相当。通过数值模拟研究，本文定量化的描述出了地闪击地点位置范围，而这一研究一方面可以加深对地闪击地等方面基础理论的认识；另一方面也可以为雷电预警提供一个有利的参考值。另外，考虑到空间电荷的分布范围及其大小将决定空间电位分布，且其与击地点位置存在很大关系，因此探讨空间电荷的分布与大小与地闪击地点位置之间的定量关系是进一步工作深入的关键，另外雷暴云底部小的电荷区对地闪先导通道的抑制程度的定量计算也是下一步工作的重点。
地闪击地点 电荷结构 电位分布 先导传播趋势 数值模拟 雷暴云
师正 谭涌波 王宁宁 郭秀峰
南京信息工程大学气象灾害省部共建教育部重点实验室,南京 210044 南京信息工程大学大气物理学院,南京 210044
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1-9
2011-11-01（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）