序批式反应器内多尺度三相流动的数值模拟

提出1个混合模型来数值模拟序批式反应器内气-液-固三相的多尺度流动.该混合模型采用Level Set方法模拟曝气气泡的运动,应用离散颗粒方法处理活性污泥固体的运动,运用体积平均的Navier-Stokes方程描述液相的流动.模型考虑了颗粒-气泡、颗粒-流体以及气泡-流体之间的相互作用.通过模拟反应器内曝气气泡生成、上升以及污泥沉淀的动态过程,检验了模型的可行性.流动结构的模拟结果显示,在反应器中污泥与污水均有明显的环流特征.气泡与颗粒相互作用引起的气泡破碎行为会导致反应器内大量小气泡的生成以及污泥颗粒的弥散.反应器内这些流体动力学特征使得污泥与污水达到充分混合,有利于生物降解处理.     

二维盆地流场及其污染物分布的模拟

利用数值积分方法求解二维盆地地形大气热力-动力学方程组及扩散方程,模拟了在盛行风和静风时,盆地内有无热岛条件下整个区域的流场及其盆地内存在面源时的浓度分布。结果表明,白天山脉作为热源,而晚间成为冷源;存在明显的山坡风环流,但盆地内环流要比盆地外弱;静风、有热岛时,盆地内污染物浓度大于没有热岛时;有盛行风时,盆地内污染物会被带至盆地外的平原地带,迎风坡是受污染最严重的地带。     

利用MM5模式对河西暴雪的数值模拟分析

利用NCEP资料和MM5模式模拟分析了2005年3月14-15日出现在甘肃河西西部的一次暴雪天气过程.结果表明:这次暴雪天气过程产生在从低空到高空的急流轴附近;由于600～500 hPa的辐合,促使形成近地面上升运动,从而使地面形成低压系统;相对湿度最大值在750～450 hPa之间,与辐合层基本一致,表明600 hPa附近有一条水汽输送通道,它与高空急流、500 hPa正涡度层、上升运动区等相吻合,为暴雪的产生提供了动力、热力和水汽条件.MM5模式很好地模拟出了暴雪的大致区域,显示了对这种中尺度天气系统具有较好的预报效果.     

水动力条件下重金属在沉积物上的吸附及其形态分布与转化

以北京近郊通州凉水河底泥沉积物为研究对象,利用环流槽(annular flume)模拟河流水力学条件,研究了重金属(Cr、Cu、Zn和Pb)在上覆水、悬浮颗粒物(SPMs)以及底泥中的交换、分配、形态分布与转化特征。结果表明,在动态水流环境条件下,加入到上覆水体中的重金属离子(5 mg/L)很快被吸附到SPMs上,模拟运行1 h后,上覆水中重金属的浓度(低流速条件下Zn除外),均不到初始值的3%;而SPMs中重金属的浓度在实验初期随着运行时间而降低,并且其浓度在低流速(0.2 m/s)时较高流速(0.35 m/s)条件下高,这是由于"颗粒物浓度效应"所致。在整个模拟运行周期(35 d)内,表层底泥中重金属形态发生了改变。其中,重金属的F4(硫化物+有机物)形态由于其与硫化物结合的形态被氧化而逐渐释放出来,并最终剩下不易氧化的有机物结合形态。与此同时,释放出的重金属通过再分配作用以易解析的F1～F3形态吸附于SPMs及底泥沉积物中,从而导致这3种形态浓度有所升高。     

黑龙江省冬季异常冷气候事件判定及其与环流指数的关系

以连续5 d日平均气温负距平超过1倍标准差为标准，对黑龙江省冬季异常冷气候事件进行了判断。经普查，黑龙江省1961-2018年冬季共发生52次异常冷气候事件,累计天数427 d。1961-1986年为高发期，平均年发生1.35次，次均天数为8.7 d；1987-2008年为低发期，平均年发生0.32次，次均天数为9d；2009-2018年为较高发生期，平均年发生1次，次均天数为5.9 d。在异常冷气候事件低发期，发生次数较少，但每次事件持续时间更长。最近10年异常冷气候事件发生较多，但每次持续时间较短。以0.3个标准差作为等级划分标准，1961-2018年该省冬季发生一级、二级、三级异常冷气候事件分别为13次、17次、22次，其中一级多发生在1986年前。为了揭示异常冷气候事件发生的天气气候机制，分析了该事件与月尺度同期环流指数异常的对应关系。北半球极涡面积异常偏大、极涡强度异常偏强、东亚槽位置异常偏西和AO异常负位相与异常冷气候事件发生有较好的对应关系，尤其是12月、1月的北半球极涡面积，12月东亚槽位置，1、2月东亚槽强度和2月AO，为研究该省异常冷气候事件的形成机理和预测提供了参考。     

速读

<正>美国总统奥巴马批准30亿美元用于联合国气候基金紧随美国与中国达成气候协议之后,美国总统奥巴马宣布,美国政府将拿出30亿美元用于联合国气候基金帮助贫穷国家对抗气候变化,这一措施可能是美国政府迄今为止在气候变化问题上力度最大的一个项目。奥巴马总统提出的这30亿美元基金相当于联合国绿色气候基金预计融资规模的三分之一,该基金皆在减缓气候变化对世界最贫困国家的影响。     

呼和浩特地区沙尘污染的环流特征分析与预报

呼和浩特地区每年发生多次大范围的沙尘天气污染,给交通运输、生态环境和人类生产生活带来诸多不利影响,尤其近年来, PM 2．5,PM 10已成为全社会关注的焦点,沙尘污染已引起社会与政府的高度关注。因此,对沙尘天气的分析与预报就显得尤为重要。本文对2002年至2011年近10年呼和浩特地区的沙尘污染下的天气环流特征进行了统计分析,并且进行了诊断分析,研究结果表明呼和浩特地区沙尘天气的气候特征是：年平均沙尘日数在27天以上,且大部分的沙尘污染源为系统性的外来沙尘,其余的为局地沙尘污染来自城市开发区域的地表裸土与建筑沙石;环流特征是：当北太平洋地区副高位势高度偏低,青藏高原至新疆500hPa高压脊异常偏强,亚洲大陆中高纬高度场较常年偏高时,呼和浩特市沙尘日数偏少。当春季太平洋海温表现为反厄尔尼诺（厄尔尼诺）典型态时,同期沙尘日数偏多（少）,反之亦然。通过对典型环流背景下沙尘暴的数值模拟和诊断分析,找出沙尘天气的预报着眼点：沙尘暴发生在不稳定的大气层结中,伴随有能量的积聚和释放,随着地面蒙古气旋及冷锋的强烈发展,中尺度切变线触发了沙尘活动。 MODIS卫星也对沙尘有一定的预报监视作用。     

北京山谷风环流特征分析及其对PM2.5浓度的影响

利用北京地区2013~2015年秋冬季各自动站气象要素数据、大气所铁塔资料以及海淀气象站风廓线数据和该地区PM2.5浓度数据,挑选典型个例分析山谷风环流特征及其对PM2.5浓度的影响.经过分析发现,谷风(山风)平均风速为0.55m·s~(-1)(0.31 m·s~(-1)).秋季(冬季)谷风平均持续时间为9h(6h),秋季(冬季)谷风开始时刻为11:00(13:00);秋季(冬季)山风持续时间为13 h(16 h),秋季(冬季)山风开始时刻为21:00(20:00);受北京地区地形等的影响,山谷风转化的风向分界线为东北-西南向,秋季山风前沿压到南二环,冬季山风前沿压到南三环;山、谷风在形成及发展变化的过程中,其厚度有着明显的变化,谷风(山风)秋冬季的平均厚度为700~1 000 m(300~600 m);无论是秋季还是冬季,一天中平均PM2.5浓度开始上升的时刻南部早于北部,秋季PM2.5浓度开始上升的时刻要早于冬季,而开始下降的时刻秋季会晚于冬季.北京地区秋(冬)季空气污染南北差异较大的过渡区处于南二环(南三环),并会随着时间的推移向南移动.秋(冬)季该现象的持续时间为4 h(2h).并且,在研究中发现,PM2.5与山谷风之间可能存在着一定的正负反馈作用.     

山东半岛冬季冷流暴雪的气候特征及其成因征兆

利用山东半岛降雪资料、海温观测资料和NCEP/NCAR再分析资料,首先用EOF方法,在探讨了山东半岛41年(1965-2005年)冬季冷流降雪气候特征的基础上,重点分析了冷流暴雪的气候特征及时空分布。结果表明:山东半岛冬季冷流暴雪在文登附近有一个强正值中心,在招远附近有一个次强正值中心;降雪量在1980-1995年间呈5年左右的周期振荡,1996-2005年间呈2～3年周期振荡;山东半岛平均每年有0.9个冷流暴雪日。其次,分析了气温和海-气温差与冷流暴雪发生的关系。最后,根据山东半岛冬季冷流暴雪的3种不同的空间分布形态,建立了对应的3种冷流暴雪的500hPa环流模型。     

走进北冰洋——读《情系北冰洋》后感

“关注冰山消融”是当前环境保护的一个热点。不少科学家在极地科学研究中已经看到了我们人类“最大的水库”——北冰洋正在逐步消融,不断地呼吁人类要善待地球,善待大自然。