雲物理、降雪過程を伴う重力流ヘッドの動力学とそこでの酸性雪の生成機構

云物理、降雪过程重力流头动力学及酸雪形成机制

基本信息

批准号：
03201135
负责人：
植田洋匡
金额：
$ 0.7万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
1991
资助国家：
日本
起止时间：
1991 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

目的:豪雪の重要なメカニズムである重力流について、そのダイナミックスの解明を目的とする。このため、雲物理、降雪過程を伴う場合(湿った重力流)とそうでない場合(乾いた重力流)についての風洞実験と数値実験を行う。この時、酸性雪の生成機構も同時に数値的に調べる。成果:1)乾いた重力流気流の急変に対応できる乱流理論として、密度成層効果を含む乱流輸送理論を展開し、これを気流モデルに組み込んで数値実験を行い、風洞実験と合わせて次の結果を得た。まず、重力流上面と周囲流体との密度界面でのシャ-不安定の有無が動流の内部構造とダイナミックスに根本的な相違を生むこと、シャ-不安定はRi数0.25の領域で発生することを示した。シャ-不安定が起きるとケルビンヘルムホルツ渦が次々と生成されて後方に移動し、これが上空の空気を重力流内部に取り組み(重力流上面での混合機構)、また、これが重力流上面での抗力を生み重力流の進行速度を大きく減少させる。シャ-不安定がなければ、前者と全く異なった内部構造を持ち、勢力を維持しながら高速で進行する。その際、周囲流体が強い安定成層である場合には重力流の衝撃が安定層内に強い波立ち(内部重力波)を誘起し、これが逆に重力流に作用して重力流先端部を分離し、孤立波(リリトン)を生成する。2)湿った重力流雲水、雲氷、雨、雪、あられ、水蒸気の6つの水分層をもつ雲物理モデルを構成し、これに、汚染物質の雲水、雪、雨粒への取り込み、気相、雲化学反応のモデルを結合した。さらに、このモデルを用いて、冬期日本海上で生成する筋状雲列の生成と降雪現象を予備的に解析し合理的な結果を得た。例えば、この現象には雲水、雪氷、雪、あられの相のみが関与し、雨(降下水滴)はいかなる高度でも関与しないこと、また雪の成長には雪粒子による雲粒の捕捉と雪粒子表面への水蒸気の沈着が同程度の寄与を持つこと、などの結果である。

目的：阐明重力流动的动力学，这是大雪的重要机制。因此，对云物理和降雪过程（湿引力流）和其他情况（干重量流）进行了风洞实验和数值实验。目前，还同时检查了酸性降雪的机理。结果：1）干重作为可以处理气流突然变化的湍流理论，我们开发了一种包括密度分层效应的湍流传输理论，我们将其纳入了气流模型并进行了数值实验，并与风隧道实验结合在一起，我们获得了以下结果。首先，我们表明在重力流和周围流体之间的密度界面上存在披肩不稳定性在动态流动流的内部结构和动力学上产生了基本差异，并且该区域在RI数量为0.25的区域中发生了披肩不稳定性。当发生SHA不稳定性时，开尔文 - 霍尔姆尔兹涡流将接一个地产生并向后移动，这使得在引力流内的天空中吸收空气（在引力流的顶部表面的混合机构），这也会在引力的顶部表面拖动，从而大大降低了Gravitational Plastitational Plositational Flow的速度。它在不稳定的情况下，它与前者具有完全不同的内部结构，并且在保持其力量的同时以高速进行。在这种情况下，当周围的流体是一个强稳定的层时，引力流的影响会在稳定层内引起强波（内部引力波），该层作用于重力流以分离引力流的尖端，产生孤立波（Lylliton）。 2）湿重力电流具有六个水分层的云物理模型：将云水，云层，雨，雪，冰雹和水蒸气与云水，雪，雨滴，蒸气相和云化学反应中的污染物模型结合在一起。此外，使用此模型，我们先分析了冬季在日本海中发生的横纹云形成和降雪现象的产生，并获得了合理的结果。例如，这种现象仅是云水，雪，冰，雪和冰雹和雨水的阶段的结果，以及雨水（倒水液滴）不涉及任何高度，而雪颗粒捕获云颗粒以及雪粒子表面上的水蒸气沉积对雪的生长有相似的贡献。