冰晶核化对雷暴云起电过程影响的数值模拟研究开题报告

 2024-07-26 16:44:03

1. 本选题研究的目的及意义

雷暴云作为一种强对流天气系统,常伴随雷电、暴雨、狂风、冰雹等灾害性天气,对人类生命财产安全、农业生产和航空航天等领域构成严重威胁。


雷暴云的起电机制是气象学研究的热点和难点问题之一。

大气中的云物理过程,特别是冰相过程,被认为对雷暴云的起电至关重要。

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2. 本选题国内外研究状况综述

雷暴云起电机制以及冰晶核化对该过程的影响一直是气象学研究的热点和难点。

国内外学者在该领域已经开展了大量的研究工作,并取得了一系列重要成果。

1. 国内研究现状

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4. 研究的方法与步骤

本研究将采用数值模拟和个例分析相结合的方法,具体步骤如下:
1.收集资料:收集研究区域的雷达、探空、地面观测等资料,并收集相关文献资料,了解国内外研究现状,为本研究提供数据支持和理论基础。


2.模式选取和方案设计:选用中尺度天气研究与预报模式(WRF)作为数值模拟工具,并根据研究目的选择合适的微物理参数化方案和冰晶核化参数化方案。


3.模式建立与验证:根据所选个例资料,设置模式初始场和边界条件,进行数值模拟,并利用观测资料对模拟结果进行验证,确保模式模拟结果的可靠性。

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5. 研究的创新点

本研究拟从以下几个方面进行创新:
1.系统性地研究冰晶核化对雷暴云起电过程的影响:目前国内外针对冰晶核化机制对雷暴云起电影响的研究相对较少,本研究将系统地研究不同冰晶核化参数化方案对雷暴云发展、微物理结构和电荷结构的影响,为深入理解冰晶核化在雷暴云起电过程中的作用提供新的见解。


2.探究冰晶核化影响雷暴云起电的物理机制:本研究将结合数值模拟结果和雷暴云起électrification机理,深入分析不同冰晶核化机制下雷暴云电荷分离和传输的差异,为完善雷暴云起电理论提供新的思路。


3.为雷暴天气的预报预警和人工防雹提供理论指导:本研究的结果将有助于提高对雷暴云降水、冰雹等灾害性天气的预报水平,并为优化人工防雹作业方案,提高防雹效率提供理论支持。

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6. 计划与进度安排

第一阶段 (2024.12~2024.1)确认选题,了解毕业论文的相关步骤。

第二阶段(2024.1~2024.2)查询阅读相关文献,列出提纲

第三阶段(2024.2~2024.3)查询资料,学习相关论文

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7. 参考文献(20个中文5个英文)

[1] 黄美元,张义军,肖辉,等.一次强降水超级单体风暴中微物理过程的数值模拟[J].大气科学,2019,43(03):595-610.

[2] 姚展予,周秀骥.雷暴云起电和闪电的数值模拟研究进展[J].气象学报,2017,75(04):677-690.

[3] 康建伟,毛冬艳,张博,等.WRF模式中三类冰微物理方案对一次强对流过程的模拟对比[J].大气科学,2020,44(03):571-586.

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