计算流体动力学在模拟气升式环流反应器中的研究进展

计算流体动力学(CFD)是对气升式环流反应器进行数值模拟的重要手段.为此,本文综述了CFD模拟概况及气升环流反应器中流体数值模拟研究进展,总结了目前CFD模拟气升环流反应器存在的问题,并提出了进一步的研究方向.     

江西省严重酸雨地带形成的影响因素

采用数字模拟技术,绘制了江西省降雨pH值曲面投影图及其等值线图,发现江西省在南昌(鹰潭(临川(吉安(赣州一线形成南北方向的“r”字形的严重酸雨带,并指出这条严重酸雨带的走向与信风环流圈和副热带高压带纬向环流一致.提出了矿山废石堆的硫化矿物是造成严重酸雨的主要致酸物质来源,揭示了江西省降雨pH值随副热带高压脊季节性南北推移而变化的规律.     

循环流生物膜反应器同时硝化反硝化实验研究

研究了循环流软性填料生物膜反应器的同时硝化反硝化。实验结果表明,反应器中确实存在着同时硝化反硝化现象。考察了碳氮比(C/N)和溶解氧(DO)对同时硝化反硝化的影响。在进水COD和NH4+—N浓度为500mg/L、15mg/L时,出水COD、NH4+—N和TN浓度<50mg/L、3.0mg/L、4.5mg/L,COD去除率、硝化率和反硝化率分别达到90%、80%和70%。     

降水过量氘指示的北极冬季海冰消融及水汽变化

在全球变暖背景下,持续减少的海冰正在通过降水和蒸发改变着北极水循环。降水同位素及其过量氘参数（d）作为水循环示踪剂对北极水文气候变化研究具有重要帮助,但由于观测资料匮乏,目前有关北极水循环的同位素示踪研究鲜有报道。本文以冬季海冰主要消融区——巴伦支—格陵兰海（BGS）为例,调查了BGS冬季降水d值与海冰和大气环流的关系。结果表明：BGS降水d值与海冰范围呈显著正相关,而与巴伦支—喀拉海（BKS）反气旋指数呈显著负相关。BGS降水d主要受海冰变化导致的局地蒸发控制,当海冰减少时,局地蒸发水汽增加,贡献了更多低d的降水。增强的BKS反气旋通过绝热下沉增温和向极的水热输送,加强了BGS海冰消融与局地蒸发,降低了降水d值;而较低纬地区输送水汽以高的d值为特征,其对BGS降水的直接贡献有限。该项研究从同位素的视角厘清了局地蒸发与较低纬地区水汽输送对北极降水的相对重要性,不仅有助于理解海冰减少对北极水循环的影响,也对北极古气候重建具有重要启示。     

武汉地区夏季和秋冬季大气污染的天气概念模型

利用2013～2019年武汉市生态环境局监测数据、L波段雷达探空资料、NCEP/NCAR逐日再分析资料,对夏季和秋冬季武汉地区污染日的大气污染特征、边界层结构、环流形势、物理量场进行研究,建立了武汉地区大气污染的天气概念模型.主要结论如下:(1)武汉市空气质量具有季节性变化特征,大气污染程度四季分布表现为冬＞秋＞春＞夏.夏季首要污染物是臭氧,冬季首要污染物是PM2.5.(2)比较挑选出的夏季清洁日和污染日的气象要素特征,污染日逆温的平均强度约为清洁日的一倍,逆温底高一般在600 m以下,空气质量一般为轻度-中度污染;静风频率(37.1％)明显高于清洁日的静风频率(2.9％);污染日平均风速小(0.8 m/s),边界层内相对湿度较低.同样比较秋冬季两类天气的气象要素特征,污染日逆温底高低、厚度小,不及清洁日的一半,不利于污染物的扩散,易出现重度污染天气.静风频率(20％)高于清洁日的静风频率(7.5％),风速小(1.6 m/s),污染日边界层内呈明显上千下湿的格局.(3)建立了夏季大气污染的天气概念模型,污染日副高偏弱位置偏东,长江流域易少雨干旱;地面我国东部大范围地区处于均压场中,武汉地区为偏东北异常小风,不利于大气污染物的扩散.(4)建立了秋冬季大气污染的天气概念模型,长江流域环流平直少波动,配合地面弱低压的天气形势和较强的逆温使得大气污染物聚集在近地面.蒙古冷高压强度偏弱,使得入侵我国的冷空气强度偏弱;武汉地区为偏北小风,对雾霾的移除和稀释扩散作用差.该研究结论可供大气污染预测预警研究和环境管理部门大气污染的联防联控参考.     

反应沉淀一体式矩形环流反应器处理城市污水的影响因素研究

通过中试研究了不同溶解氧浓度、有机负荷、HRT条件下,反应沉淀一体式矩形环流反应器(RPIR)对深圳市南山污水处理厂低C/N城市污水的处理效果。结果表明,在控制溶解氧浓度为1 mg/L、COD容积负荷小于2.5 kg/m3.d、NH4+-N容积负荷不超过0.2 kg/(m3.d)、HRT为4 h时,COD平均去除率可达90%,NH4+-N平均去除率超过80%。RPIR在处理该城市污水过程中具有良好的抗冲击负荷能力,污染物去除效率高,运行稳定。     

影响临沂酸雨的大气环流特征分析

通过对临沂市2003年1月至2013年12月的酸雨观测资料进行统计分析,得出临沂市近11年的酸雨频率为47.0%,酸雨11年平均PH值为4.84,出现酸雨次数较多。酸雨季节变化特征为秋季和冬季酸雨频率较高,春季和夏季酸雨频率较低。临沂酸雨形成与大气环流密切相关,经分析造成临沂酸雨的天气系统主要是低槽冷锋、切变线、倒槽等影响的降水过程,约占临沂酸雨的92.2%,其它天气系统如江淮气旋、静止锋等造成的酸雨所占比例为7.8%。     

广西春旱的时空分布特征及成因分析

利用广西具有气候代表性的32个站点1961-2007年逐日降水量资料,引入季节无雨日作为划分干旱的标准,采用EOF分析等方法,分析了广西春旱的时空分布特征;并用NCEP再分析资料、NOAA海温资料、国家气候中心的74项环流特征量资料等,对广西春旱的成因进行了分析。结果表明:从时间变化看,广西春旱的趋势变化不明显,主要以年际、年代际变化为主,从空间分布看,广西春旱以全区一致性型为主要空间分布型;在春旱年,广西上空对流层低层出现偏南-西南气流距平强辐散异常,伴随有明显的水汽通量辐散异常,同时东亚大槽偏弱,阿留申低压明显减弱,中纬度大陆高压减弱,中高纬环流平直,不利于冷空气南下华南;广西春旱年前冬阿留申低压明显增强,大陆高压也增强,冷空气活动频繁,当前冬印缅槽偏弱时,广西春季发生干旱的可能性较大。     

一次暴雨天气的诊断分析与预警

2007年9月29日08时至30 日 08时,长治市出现了历史上罕见的暴雨和大暴雨天气,部分县、市遭受重灾.针对暴雨的成因,从500hPa天气环流背景、700hPa急流影响系统和物理量场的主要参量(相对湿度场、K指数场、散度场)以及FY-2C红外卫星云图的中尺度对流辐合体的演变,进行了综合诊断分析,给出了暴雨预报着眼点.暴雨前及时发布了蓝色预警信号和暴雨地质灾害重要天气警报,为防汛工作的及早安排部署提供了准确的重大决策气象服务.     

成都地区污染天气分型及其污染气象特征研究

污染天气分型研究对空气质量预报、污染源总量控制等具有重要的意义。基于2013年1月~2014年12月高空及地面天气形势划分了成都市的天气类型并探讨各天气类型下的空气质量状况及其污染天气特征,以期为空气质量预报和预警提供依据。结果表明,空气污染过程中,500 hpa环流形势主要有两槽一脊型、一槽一脊型、纬向型、槽脊同位相型等,其中两槽一脊型和槽脊同位相型控制下的空气质量最差。发生空气污染时,地面环流形势可分为高压型、高压后部型、高压底部型、低压型、低压顶部型、低压前部型、低压底部型、鞍型场型、冷锋前部型和均压场型,其中高压型、高压底部型、高压后部型控制下的空气质量最差。