雨滴下落過程模型雛形的建立

作者：蔣強,卞建春,李艷

摘要：雨滴下落過程是云降水物理研究中極為重要的一個部分,其研究涉及到蒸發過程和雨滴末速度問題。在靜止大氣中,對于單個云滴,Maxwell理論給出了粒子在凝結過程中的質量增長公式,而本文研究雨滴的下落過程,是與凝結過程相反的蒸發過程。基于Maxwell理論,將雨滴假定為球形粒子,對原方程進行差分求解,并加入通風效應與表面效應對Maxwell理論就行修正。在雨滴末速度問題上,本文采用2015年昆明站的探空資料,將雨滴直徑(>1μm)分為三個部分,在忽略了雨滴短暫的加速過程后,考慮拖曳力FD與重力Fg平衡進行討論,用最小二乘法擬合得出初始高度的末速度與半徑的關系,再結合部分假設和理論推導得到任意高度的末速度與半徑的函數關系。最后,利用該模型,針對相對濕度做了敏感性實驗,發現雨滴所處環境的相對濕度變小會明顯加快小雨滴的蒸發。本文基于Maxwell理論等前人研究,加入部分假設得到了一個較為合理的包含了蒸發過程的雨滴下落模型,對還原真實大氣中雨滴的下落過程有一定參考價值。

發文機構：蘭州大學大氣科學學院 中層大氣和全球環境探測實驗室

關鍵詞：雨滴下落末速度Maxwell理論通風效應表面效應Raindrop fallfallspeedMaxwell's theoryventilation effectsurface effect

分類號： P401[天文地球—大氣物理學與大氣環境]