建筑物的高度对上行闪电触发以及传播影响的数值模拟
摘要
本文在雷暴云经典三极电荷结构的假定下结合上行闪电的随机放电参数化方案,进行了二维高分辨率上行闪电放电的模拟实验,探讨了单个上行闪电如云后的传播特性以及高大建筑物的高度对上行闪电的触发、传播的影响.结果表明:(1)模拟的上行闪电首先垂直向上延伸一段距离,且闪电分支比较少;到达2公里左右后,闪电开始出现大量的分支,并且闪电通道开始出现明显的分叉;一部分通道由于云中次正电荷区产生的电场作用,继续垂直向次正电荷区高电荷密度中心垂直延伸,另一部分通道则绕过高电荷密度中心,向低电荷密度区水平延伸:模拟的上行闪电只能到达4 公里左右的次正电荷中心处,都不能穿过零电势线向上方的主负电荷区延伸.(2)建筑物高度对上行闪电的触发起了关键作用,建筑物越高,触发上行闪电所需要的空间背景电场就越小、越容易触发上行闪电:反之,建筑物越矮,触发上行闪电所需要的空间背景电场就越大、越难触发上行闪电:当模拟建筑物高度低于390米时,上行闪电不能触发.(3)建筑物高度对上行闪电的传播具有一点的反作用,由于建筑物高度增加,触发上行闪电所需的背景电场就降低了,相应的云中次正电荷区的电荷量降低,所以模拟出的上行闪电的水平和垂直传播距离都有所减小、通道的分形维数变小、通道传播的总步长也越降少,当建筑物达到760米或是更高时,上行闪电虽然能触发但不能传播入云形成一次完整的放电过程.