發(fā)布時間：2020-11-15 08:33

　　 厘清地外強迫因子對地球天氣-氣候的作用機制是計算自然和人為因素與氣候變化貢獻率的先決條件,而太陽活動是影響地球最主要的地外強迫因子。太陽除了直接為地球上的天氣-氣候變化提供能量以外,還能夠通過太陽活動、太陽風調(diào)制進入大氣的高能粒子通量及兩極的大氣電勢分布,干預電離層的大氣電離活動,通過全球大氣電路控制云微物理過程和大氣粒子譜分布,由此改變云的宏觀物理過程,從而對地球上的天氣和氣候產(chǎn)生影響。本文基于太陽活動-空間天氣-全球電路-靜電云微物理機制的理論基礎,通過計算大氣帶電粒子的碰并效率,模擬大氣帶電粒子的碰并過程對云的生命周期和降水過程的具體影響,以探討地外強迫因子影響地球天氣-氣候的途徑及其主要的物理機制。主要得到以下幾點認識:1、使用激光多普勒測量儀測量真空電場中被電子槍充電后克服重力漂浮的礦物細顆粒物的粒徑與速度,計算得到粒徑為0.5μm~10μm間的顆粒帶電量約為10~(-20)~10~(-14)C,與前人研究結果相似。2、根據(jù)兩個相互作用的帶電顆粒之間的映射電荷靜電力,使用導電面方法,在流場中與斯托克斯流體阻力的平衡,推導獲得映射電荷靜電力碰并效率計算公式。根據(jù)推導獲得的公式計算及其與前人計算結果的對比,得出以下結論:映射電荷靜電力碰并效率與模擬軌跡拋射模型的數(shù)值模擬結果在半徑為0.1~1μm“Greenfield Gap”的范圍內(nèi)顯著相關;對于攜帶異種電荷兩個粒子,在不同的電場強度下,映射電荷靜電力碰并效率通常大于庫侖力碰并效率;粒子帶電量的增大會引起粒子間的靜電力作用的增大,從而導致帶電粒子間靜電力碰并效率的增大;“Greenfield Gap”的范圍不僅與小粒子的粒徑有關,還與大粒子的粒徑有關。3、基于CReSS-SDM云模式的模擬中發(fā)現(xiàn):大氣電場強度增加提高了大氣粒子的帶電量,促進粒子間碰并過程的發(fā)生,促進大氣中云滴、雨滴的轉化,增大降水量;相比庫侖力,相同大氣電場強度作用下映射電荷靜電力對云的形成和降水過程的影響更大;而當只有一定粒徑范圍的顆粒帶電時,只有該粒徑范圍的碰并效率得到提高,因此只有粒徑略大于這個范圍的顆粒的數(shù)量得到顯著提升,數(shù)量得到大幅度提升的這部分顆粒由于不帶電,不具有靜電力碰并效率,不能促進其進一步增長,形成阻滯,因此也不能夠生成更多的雨滴從而提高降水量。從以上結論可以認識到,太陽活動能夠通過調(diào)制大氣電場影響大氣云層的生命周期及粒子譜的演變,從而影響地球天氣-氣候,與太陽活動-空間天氣-全球電路-靜電云微物理機制的理論一致。
【學位單位】：華東師范大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：P426.5
【部分圖文】：

大學 2018屆碩士學位論文 第一會使水滴累積同種電荷。Beard and Ochs（1983）列舉了云滴累積包括擴散充電，漂移充電和選擇性離子充電。間電荷附著在水滴上使水滴帶電后，帶電水滴又會由于飽和-干燥空而蒸發(fā)，電荷會殘留在蒸發(fā)核（曾經(jīng)為凝結核的氣溶膠顆粒）內(nèi)成核。這類帶電蒸發(fā)核能攜帶比與其相同粒徑大小的顆粒正常情況下大得多的電荷長達 10 分鐘（Tinsleyand Zhou，2015)。水滴對周圍會因為粒子上的電荷與其在水滴上產(chǎn)生的映射電荷之間的靜電吸這個過程稱為靜電清除。由于蒸發(fā)核上的電荷產(chǎn)生于初始空間電荷于 JZ，因此認為靜電清除率是對太陽風輸入的反饋。

師范大學 2018屆碩士學位論文 第一的宏觀物理特征以及大氣降水的影響。選擇合適的流場對粒子間碰并效率的計算十分重要。不同的流場下，不粒子的表現(xiàn)相去甚遠。但是愈加精確的計算方法愈加復雜，需要花費更，這就不利于應用到更高級的模型中。因此，選擇合適的流場不僅需要果精確，更重要的是簡化計算過程，使之能夠運用到更加復雜更加高級，能夠進行宏觀模擬，具有實際意義。6 技術路線本研究在前人研究、基礎調(diào)研與相關文獻、數(shù)據(jù)資料搜集的基礎上，采試分析與計算機編程模擬相結合的研究方法，以此開展研究工作。

（2）調(diào)整激光發(fā)射器的位置，使兩臺發(fā)射器發(fā)射的激光束的焦點位于實驗腔中部；調(diào)整多普勒接收器的位置和高度，使之能捕捉到激光束的焦點。（3）將礦物粉末顆粒放入 10mm×10mm×2mm 的合金樣品槽中，將樣品槽放在實驗腔的樣品臺上，調(diào)整樣品臺的高度，使樣品槽的中心在激光束焦點以下約10mm 處。（4）關閉實驗腔，打開機械真空泵，為實驗腔創(chuàng)造真空環(huán)境。但是所用機械泵不能達到實驗要求的真空度，因此當實驗腔內(nèi)氣壓從一個大氣壓下降到約10-1Pa 時，打開分子泵，繼續(xù)降低實驗腔內(nèi)氣壓。（5）待實驗腔內(nèi)氣壓降低到 10-5Pa，符合實驗要求的真空度后，開啟電子槍，調(diào)節(jié)束流、能量等變量。（6）待電壓檢測板示數(shù)穩(wěn)定后，開啟監(jiān)控，記錄數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)量達到 2000 組以上，保存數(shù)據(jù)，調(diào)整電學變量，進行下一組實驗。
【參考文獻】

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本文編號：2884561