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本書共分為七章內容，主要針對冷雲中的物理過程和降水特徵的基本概念、關鍵科學問題，及其相應影響冷雲的核心技術與方法，進行了較為系統和詳細的介紹。第一章為冷雲的基本特徵，其中主要包括：冷雲的基本概念、地球上雲的主要物理特徵、深對流雲中的冷雲、冷雲之卷雲，及冷雲之乳狀雲；第二章為冷雲的微物理過程，其中主要包括：冰相粒子的核化、雲中冰相粒子的繁生、雲中冰相粒子的增長，及冷雲降水過程；第三章為冷雲的熱動力過程，其中主要包括：冷雲的熱動力觸發機制、冷雲中的夾卷過程、冷雲中的水平及垂直切變，及冷雲發展的熱動力維持機制；第四章為冷雲的起電放電過程，其中主要包括：冷雲的起電過程、冷雲的電荷結構及其演變過程、冷雲的放電過程，及影響冷雲中電活動的主要因素；第五章為冷雲中的冰雹，其中主要包括：雹胚、超大的冰雹、冰雹增長的物理過程、環境風切變對於冰雹增長的影響、冰雹增長過程中的熱量和質量平衡方程、冰雹的測量，及冰雹的增長模式；第六章為冷雲的數值模擬及其主要過程的參數化方法，其中主要包括：冷雲模擬的數值模式、冷雲模擬的動力參數化方法、冷雲模擬的微物理參數化方法、冷雲模擬的起電與放電參數化方法，及冷雲動力-微物理-電過程的相互作用；第七章為人工影響冷雲，其中主要包括：人工冷雲催化研究的發展過程、人類對於雲的不經意影響、氣溶膠對於強對流天氣過程的影響、水成物粒子對於颮線的影響，及雲模式在人工影響冷雲中的應用。
目次
目錄
第1章 冷雲的基本特徵 1
1.1 冷雲的基本概念 1
1.2 地球上雲的主要物理特徵 1
1.3 深對流雲中的冷雲 2
1.4 冷雲之卷雲 3
1.5 冷雲之乳狀雲 4
1.5.1 大尺度的雲砧下沉 4
1.5.2 雲下的蒸發與昇華 5
1.5.3 雲下的融化 5
1.5.4 雲內局部區域水成物粒子的不均勻性 5
1.5.5 雲底夾卷造成的不穩定 5
1.5.6 輻射效應 6
1.5.7 重力波的影響 6
1.5.8 開爾文-赫姆霍茲不穩定 6
參考文獻 6
第2章 冷雲的微物理過程 8
2.1 冰相粒子的核化 8
2.1.1 均質核化 8
2.1.2 異質核化 10
2.1.3 冰核化機制 15
2.2 雲中冰相粒子的繁生 16
2.3 雲中冰相粒子的增長 17
2.3.1 由氣相到冰相的轉變 17
2.3.2 冰相粒子的凇附增長 22
2.3.3 冰相粒子的聚並增長 24
2.3.4 水成物粒子在雲中的下落過程中的增長 26
2.4 冷雲降水過程 28
參考文獻 29
第3章 冷雲的熱動力過程 31
3.1 積雨雲 31
3.1.1 積雨雲觸發機制及結構環流特徵 31
3.1.2 積雨雲維持機制 33
3.2 卷雲 34
3.2.1 卷雲觸發機制及結構環流特徵 34
3.2.2 卷雲維持機制 36
3.3 高層雲 37
參考文獻 38
第4章 冷雲的起電、放電過程 42
4.1 冷雲的起電過程 42
4.1.1 離子擴散起電機制 42
4.1.2 離子電導起電機制 43
4.1.3 對流起電機制 43
4.1.4 感應起電機制 44
4.1.5 非感應起電機制 45
4.1.6 次生冰晶起電機制 47
4.2 冷雲的電荷結構及其演變過程 48
4.2.1 冷雲的電荷結構 48
4.2.2 冷雲電荷結構的演變過程 50
4.3 冷雲的放電過程 52
4.4 影響冷雲中電活動的主要因素 56
參考文獻 57
第5章 冷雲中的冰雹 62
5.1 雹胚 62
5.2 超大的冰雹 63
5.3 冰雹增長的物理過程 65
5.3.1 冰雹的幹增長過程 66
5.3.2 冰雹的濕表面增長過程 66
5.3.3 冰雹的表面永久水面增長過程 66
5.4 環境風切變對於冰雹增長的影響 67
5.5 冰雹增長過程中的熱量和質量平衡方程 68
5.6 冰雹的測量 69
5.6.1 冰雹的地面測量 69
5.6.2 冰雹的衛星測量 70
5.6.3 冰雹的單部多普勒雷達測量 73
5.6.4 冰雹的雙極化雷達測量 75
5.7 冰雹的增長模式 78
5.7.1 模式中輸入的地面溫度及露點溫度 78
5.7.2 HAILCAST預報的冰雹軌跡 80
參考文獻 80
第6章 冷雲的數值模擬及其主要過程的參數化方法 82
6.1 冷雲模擬的數值模式 82
6.2 冷雲模擬的動力參數化方法 83
6.2.1 冷雲模擬動力學框架 83
6.2.2 WRF中尺度模式動力參數化方法 85
6.3 冷雲模擬的微物理參數化方法 86
6.3.1 冷雲模式微物理參數化過程 86
6.3.2 WRF中尺度數值模式微物理過程參數化方案 89
6.4 冷雲模擬的起電與放電參數化方法 90
6.4.1 非感應起電參數化方法 90
6.4.2 感應起電機制 91
6.4.3 放電參數化 91
6.5 冷雲動力-微物理-電過程的相互作用 92
6.5.1 冷雲動力與微物理過程的相互作用 92
6.5.2 動力與電過程的相互作用 93
6.5.3 電過程與雲微物理過程的相互作用 93
參考文獻 93
第7章 人工影響冷雲 95
7.1 人工冷雲催化研究的發展過程 96
7.2 人類對於雲不經意的影響 98
7.3 氣溶膠對於強對流天氣過程的影響 99
7.3.1 雲凝結核對于水成物粒子特徵及微物理過程的影響 101
7.3.2 雲凝結核對于冷池尺度及強度的影響 102
7.3.3 雲凝結核對於地表降水的影響 102
7.4 水成物粒子對於颮線的影響 103
7.5 雲模式在人工影響冷雲中的應用 104
參考文獻 106
第1章 冷雲的基本特徵 1
1.1 冷雲的基本概念 1
1.2 地球上雲的主要物理特徵 1
1.3 深對流雲中的冷雲 2
1.4 冷雲之卷雲 3
1.5 冷雲之乳狀雲 4
1.5.1 大尺度的雲砧下沉 4
1.5.2 雲下的蒸發與昇華 5
1.5.3 雲下的融化 5
1.5.4 雲內局部區域水成物粒子的不均勻性 5
1.5.5 雲底夾卷造成的不穩定 5
1.5.6 輻射效應 6
1.5.7 重力波的影響 6
1.5.8 開爾文-赫姆霍茲不穩定 6
參考文獻 6
第2章 冷雲的微物理過程 8
2.1 冰相粒子的核化 8
2.1.1 均質核化 8
2.1.2 異質核化 10
2.1.3 冰核化機制 15
2.2 雲中冰相粒子的繁生 16
2.3 雲中冰相粒子的增長 17
2.3.1 由氣相到冰相的轉變 17
2.3.2 冰相粒子的凇附增長 22
2.3.3 冰相粒子的聚並增長 24
2.3.4 水成物粒子在雲中的下落過程中的增長 26
2.4 冷雲降水過程 28
參考文獻 29
第3章 冷雲的熱動力過程 31
3.1 積雨雲 31
3.1.1 積雨雲觸發機制及結構環流特徵 31
3.1.2 積雨雲維持機制 33
3.2 卷雲 34
3.2.1 卷雲觸發機制及結構環流特徵 34
3.2.2 卷雲維持機制 36
3.3 高層雲 37
參考文獻 38
第4章 冷雲的起電、放電過程 42
4.1 冷雲的起電過程 42
4.1.1 離子擴散起電機制 42
4.1.2 離子電導起電機制 43
4.1.3 對流起電機制 43
4.1.4 感應起電機制 44
4.1.5 非感應起電機制 45
4.1.6 次生冰晶起電機制 47
4.2 冷雲的電荷結構及其演變過程 48
4.2.1 冷雲的電荷結構 48
4.2.2 冷雲電荷結構的演變過程 50
4.3 冷雲的放電過程 52
4.4 影響冷雲中電活動的主要因素 56
參考文獻 57
第5章 冷雲中的冰雹 62
5.1 雹胚 62
5.2 超大的冰雹 63
5.3 冰雹增長的物理過程 65
5.3.1 冰雹的幹增長過程 66
5.3.2 冰雹的濕表面增長過程 66
5.3.3 冰雹的表面永久水面增長過程 66
5.4 環境風切變對於冰雹增長的影響 67
5.5 冰雹增長過程中的熱量和質量平衡方程 68
5.6 冰雹的測量 69
5.6.1 冰雹的地面測量 69
5.6.2 冰雹的衛星測量 70
5.6.3 冰雹的單部多普勒雷達測量 73
5.6.4 冰雹的雙極化雷達測量 75
5.7 冰雹的增長模式 78
5.7.1 模式中輸入的地面溫度及露點溫度 78
5.7.2 HAILCAST預報的冰雹軌跡 80
參考文獻 80
第6章 冷雲的數值模擬及其主要過程的參數化方法 82
6.1 冷雲模擬的數值模式 82
6.2 冷雲模擬的動力參數化方法 83
6.2.1 冷雲模擬動力學框架 83
6.2.2 WRF中尺度模式動力參數化方法 85
6.3 冷雲模擬的微物理參數化方法 86
6.3.1 冷雲模式微物理參數化過程 86
6.3.2 WRF中尺度數值模式微物理過程參數化方案 89
6.4 冷雲模擬的起電與放電參數化方法 90
6.4.1 非感應起電參數化方法 90
6.4.2 感應起電機制 91
6.4.3 放電參數化 91
6.5 冷雲動力-微物理-電過程的相互作用 92
6.5.1 冷雲動力與微物理過程的相互作用 92
6.5.2 動力與電過程的相互作用 93
6.5.3 電過程與雲微物理過程的相互作用 93
參考文獻 93
第7章 人工影響冷雲 95
7.1 人工冷雲催化研究的發展過程 96
7.2 人類對於雲不經意的影響 98
7.3 氣溶膠對於強對流天氣過程的影響 99
7.3.1 雲凝結核對于水成物粒子特徵及微物理過程的影響 101
7.3.2 雲凝結核對于冷池尺度及強度的影響 102
7.3.3 雲凝結核對於地表降水的影響 102
7.4 水成物粒子對於颮線的影響 103
7.5 雲模式在人工影響冷雲中的應用 104
參考文獻 106
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