101 / 2023-08-27 10:38:37

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

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

雷电基础理论和应用理论研究 > 雷暴物理

为了提高数值模式对闪电精细化放电过程的仿真能力，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之间的关系，本工作建立了一个能够再现先导截断以及再击穿过程的自持电中性完整闪电参数化方案。考虑到了正负先导的极性不对称问题，分别为其设置了不同的传播速度以及起始和传播阈值。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，设置了不同的通道状态变化阈值，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，方案将电荷在空间中重新分配，保证了通道的自持电中性，这也是再现再击穿过程的重要基础。本工作将新方案植入经典雷暴云三极电荷模型中，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存在较好的一致性。通过与观测事实以及一些概念模型进行验证，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。