مدل سازی انتقال بار الکتریکی درون ابر (آذرخش) و پیاده سازی آن در یک مدل پیش یابی یک بعدی ابر قائم

یکی از پدیده های جوی آذرخش است. برخورد گویچه های برف با ذرات یخ (یا برف) در جریان های بالاروی قائم و در حضور آب مایع ابراشباع، موجب تفکیک بارهای الکتریکی در ابرها و ایجاد آذرخش می شود. علی رغم اینکه آذرخش از مشخصه های سامانه های شدید آب و هوایی به شمار می رود، اما امکان پیش بینی پتانسیل وقوع آن در پیش بینی های کوتاه مدت تا حد کمی برآورده شده است. لذا هدف اصلی در این تحقیق، بررسی تفکیک بار درون ابر (در مقیاس خردفیزیک) و پیاده سازی آن در قالب یک مدل یک بعدی ابر به منظور مشخص کردن چگالی بار در یک توفان تندری است. در نهایت با استفاده از مقایسه بین شدت میدان الکتریکی (ناشی از بارهای ایجاد شده در داخل ابر) و میدان بار الکتریکی آستانه، زمان شکل گیری آذرخش برای یک مورد تحقیقاتی برآورد می شود. در این پژوهش میانگین بار انتقالی حاصل از برخورد گویچه برف و بلور یخ با کاربست روابط پارامتری سندرز و همکاران (۱۹۹۱) و با استفاده از یک گمانه زنی ایده آل شبیه سازی شد. این شبیه سازی به مدت ۷۰ دقیقه با گام زمانی ۱ ثانیه و قدرت تفکیک مکانی ۲۵۰ متر در راستای قائم تا ارتفاع ۱۵ کیلومتری صورت گرفت. برای بررسی رخداد آذرخش پارامترهای سرعت قائم نسبی گویچه های برف نسبت به هوای درون ابر، نسبت های اختلاط گویچه برف و یخ، میدان الکتریکی حاصل از برخورد گویچه برف و بلور یخ و میانگین بار انتقالی در این برخورد محاسبه شد. تحلیل نتایج نشان داد که در این مورد تحقیقاتی رخداد های آذرخش در بین زمان های ۳۵ تا ۵۰ دقیقه بعد از زمان آغازگری رخ داده است. نکته قابل توجه حضور هم زمان گویچه های برف و بلور یخ در درون ابر در آغازگری میدان الکتریکی است. با برقراری این شرط و ایجاد برخورد بین این ذرات میدان الکتریکی درون ابر به وجود می آید. به محض اینکه شدت میدان الکتریکی (مثبت یا منفی) از حد آستانه تعریف شده مارشال و همکاران (۱۹۹۵) بیشتر شود، آذرخش اتفاق می افتد. با گذشت زمان و کاهش نسبت های اختلاط گویچه های برف و بلورهای یخ میدان الکتریکی درون ابر در ارتفاع های بالا تضعیف شده و میدان الکتریکی در ارتفاع های پایین تر (به واسطه ریزش ذرات بارشی) تشکیل می شود. شکل گیری میدان منفی با توجه به علامت منفی بار الکتریکی انتقال یافته در برخورد قابل توجیه است.

Keywords:

مدل یک بعدی ابر , مدل سازی انتقال بار درون ابر , آذرخش درون ابر , گویچه برف , بلور یخ , شدت میدان الکتریکی درون ابر