大气边界层湍流能量交换特征研究进展

从一维湍流能量平衡方程出发,回顾了近几十年湍流能量平衡方程中的各项以及Karman常数k的研究成果,总结了大气边界层湍流能量交换特征的研究概况和热点问题,并对今后发展趋势做了展望。实验研究表明,湍流能量平衡方程中的各项在不同条件下有不同的形式;传统的能量产生和耗散的局地平衡假设存在不足,特别是在不稳定条件下,垂直的湍流输运和压力脉动对湍流能量收支起了非常重要的作用。Karman常数与Rossby数和Reynolds数无关,在比较光滑的下垫面上k近似等于040±001。     

中国南方百色盆地浅层生物气组成与成因

本文根据30余个气样分析资料,结合地质、地球化学背景,对百色第三系残留型盆地浅层生物气的组成和分布特征进行了深入研究,并探讨了其成因和形成机制。这些浅层气主要以烃类气体为主,一般占90%以上。甲烷和烷烃含量有较大变化范围,分别主要在50%～100%和0～50%之间,取决于热成因气混入生物气的比例。所研究浅层气的一个重要特征是其碳同位素很轻,甲烷的δ13C值主要变化在55‰～-75‰范围。按照分子和碳同位素组成及轻烃参数,该盆地浅层气可划分为3种成因类型:纯生物气、生物气-热成因气混合气和原油菌解气。它们在时空上呈规律性分布,与邻…     

"可燃冰"--人类未来理想的替代能源

俗称“可燃冰”的天然气水合物，是最近20年来在海洋和冻土地带发现的新型洁净能源，是天然气和水在一定温度、压力条件下所形成的貌似冰状、可以燃烧的固体。据测定，1m^3“可燃冰”可释放200m^3的甲烷气体，其能量密度是煤的10倍，是常规天然气的2倍-5倍。据估算，世界上“可燃冰”所含有机炭的总资源量相当于全球已知煤、石油和天然气的2倍。可以肯定，“可燃冰”将是未来人类理想的替代能源。     

气体混合炉中氧逸度控制北大核心CSCD

氧逸度是影响地质体系性质的物理化学变量之一。实验岩石学中常利用氧逸度可控的气体混合炉进行设定氧逸度下的实验。常用的混合气体组合包括CO_2-CO、CO_2-H_2和H_2-H_2O体系。然而,混合气体配比涉及到的较复杂的热力学计算以及老旧的热力学数据阻碍了该项技术在实验岩石学中的应用。本文根据新的物理化学数据,对不同混合气体体系(如CO_2-CO,CO_2-H_2和H_2-H_2O)温度-氧逸度-气体混合比例关系进行了重新计算和评估。另外,还计算了O_2-惰性气体、CO_2-O_2和H_2O-O_2体系,弥补了前人CO_2-CO、CO_2-H_2和H_2-H_2O体系不能控制高氧逸度(大于CO_2体系)的缺陷。最后,比较了应用新旧不同热力学数据库算出的结果,认为随着基础物理化学数据的不断更新,温度-氧逸度-气体混合比例关系也应不断更新。     

陕西省温室气体排放清单研究

采用IPCC指南推荐的碳排放计算方法,将省级温室气体排放源分为能源活动、工业生产、农业、林业、废弃物等5个单元,全面测算了2005—2013年陕西省温室气体排放清单。结果表明:2005—2013年,陕西省温室气体排放总量和人均碳排放量逐年增长且有加速趋势,而温室气体吸收总量却增长缓慢,净温室气体排放量增长趋势显著,单位GDP碳排放量呈波动下降趋势;能源部门的温室气体排放量占总排放比例最大,为78.42%~83.36%;工业过程、农业、废弃物处理排放所占比例分别为9.57%~14.78%、3.11%~9.02%、1.25%~1.98%;林业部门表现为碳汇,约9%的CO2排放被森林吸收。     

近年来厄尔尼诺期间北赤道流输运的年际变化

为了研究近年来厄尔尼诺期间北赤道流输运的年际变化,本文利用海洋客观分析数据MOAA GPV(Grid Point Value of the Monthly Objective Analysis)以及P-vector方法计算了北太平洋绝对地转流,探讨了2001~2013年期间厄尔尼诺与北赤道流输运之间的关系。在此期间发生的4次厄尔尼诺事件中,北赤道流输运在2002~2003、2006~2007、2009~2010年的厄尔尼诺成熟期都出现了明显的增强,但是在2004~2005年的厄尔尼诺成熟期并没有明显的增强。进一步分析发现,在2002~2003年、2006~2007年、2009~2010年的厄尔尼诺成熟期,10°N以南的热带西北太平洋区域出现了负的海面高度异常和气旋式环流异常,这主要是由热带环流区域出现的西风异常和正的Ekman抽吸通过Rossby波西传到热带西太平洋区域所致;但是在2004~2005年厄尔尼诺成熟期,海面温度异常的分布明显不同,西风异常和正的Ekman抽吸异常明显北移,导致负的海面高度异常和气旋式环流异常出现在了10°N以北的西北太平洋区域,使得北赤道流输运在2004~2005年的厄尔尼诺成熟期没有明显的增强。     

更具开发前景的浅成天然气水合物

浅成天然气水合物呈致密块状赋存在海床面上或海床附近,在全球大陆坡上有广范的分布,由于其饱和度高及赋存部位浅因而被认为更适于开采。与甲烷渗漏、气体烟囱和水合物丘密切相伴的浅成天然气水合物,是在构造活动带由高通量的富甲烷流体以集束方式沿断层或断裂破碎带上升形成的。推测在我国南海北坡也可能存在浅成天然气水合物。     

塔里木溢流玄武岩火山通道的三维结构及其热成因气体释放

塔里木上奥陶统-志留系沉积地层中广泛发育早二叠世溢流玄武岩的火山通道相岩床-岩墙网络。三维地震数据解释结果显示,这些火山通道以平行围岩地层的岩床和斜切围岩地层的"碟状岩床"为主要特征。在玄武岩喷发过程中,火山通道岩浆的热量可以导致沉积围岩发生热接触变质并将沉积围岩中的有机质转化为"热成因气体"。在塔北英买2井区火山通道烘烤沉积围岩模型基础上,利用有限元热模拟方法确定了该区早二叠世玄武岩喷发时火山通道热烘烤影响范围随时间的变化。基于沉积围岩有机质丰度估算,该区热烘烤成因甲烷释放量可达11.3Gt(即113亿吨)。如果整个塔里木溢流玄武岩省具有与英买2地区相同的释放强度,则塔里木溢流玄武岩省活动期间释放的甲烷总量可达7062.5Gt,必然导致非常显著的环境效应。同时,玄武岩火山通道岩浆引起的热接触变质作用对已存在的油藏具有明显的破坏作用,塔里木盆地古生界总量约8~10Gt的油藏破坏和大量沥青的形成可能与此有关。     

长江中下游六省大气甲烷柱浓度时空分布

甲烷(CH4)是造成气候变暖的主要温室气体之一。为了了解长江中下游水稻种植区CH4浓度的分布情况,本次研究基于温室气体观测卫星(greenhouse gases observing satellite,GOSAT)和大气红外探测仪(atmospheric infrared sounder,AIRS)卫星反演的数据产品,对我国长江中下游六省大气CH4柱浓度的时空分布特征进行了研究。研究结果表明,由GOSAT反演的长江中下游六省大气CH4浓度呈逐年增长趋势,其年均浓度由2011年的1817×10^?9增长至2018年的1875×10^?9,高于东三省、华北平原和全国平均水平。区域平均年增长量为8.2×10^?9 a^?1。各省年际增长幅度略有差异,纬度偏低的江西、湖南和浙江三省大气CH4浓度高且增长量偏大,纬度偏高的湖北、安徽和江苏三省大气CH4浓度略低且增长量偏小。长江中下游六省大气CH4呈现较强的季节变化特征,湖北、湖南、江西和浙江峰值出现在9月,安徽、江苏峰值出现在8月。垂直方向上长江中下游六省CH4浓度随气压降低,浓度逐渐减小,呈现出明显的季节变化特征,近地面层GOSAT反演的最高值出现在夏季,最低值出现在春季;高层最高值出现在秋季,最低值出现在春季。AIRS反演的大气CH4浓度空间分布上北高南低,与GOSAT反演结果不一致,可能由于AIRS主要反映了对流层中层大气状况而GOSAT更多的反映了近地面层大气CH4的变化。其垂直方向上呈现高度越高,浓度越低,不同高度上秋季浓度均最高。     

柱色谱分离-分子筛络合洗脱过程中正构烷烃单体碳同位素分馏研究

应用气相色谱-气体同位素质谱(GC-C-IRMS)分析正构烷烃单体碳同位素之前,需要对饱和烃样品中正构烷烃和异构烷烃进行预分离、富集,在预分离和富集过程中正构烷烃单体碳同位素是否发生分馏是高精度分析正构烷烃单体碳同位素比值(δ~(13)C)的关键。本文以正构烷烃混合溶液为对象,利用柱色谱、5■分子筛络合、环己烷-正戊烷混合溶剂两次洗脱,GC-C-IRMS分析正构烷烃单体碳同位素,研究前处理过程中正构烷烃单体碳同位素是否发生分馏。结果表明:使用柱色谱分离前后,多数正构烷烃单体碳同位素比值相差-0.2‰～0.2‰;当5■分子筛不完全络合时,未络合的正构烷烃单体碳同位素比值偏重约0.7‰,可能发生了微弱的碳同位素分馏,但并未影响洗脱后的正构烷烃单体碳同位素比值;使用环己烷-正戊烷混合溶剂洗脱前后,碳同位素比值相差-0.2‰～0.5‰,以同样方式洗脱第二次,获得的正构烷烃单体碳同位素比值与模拟样品相差-0.3‰～0.2‰。分析不同回收率(20%)正构烷烃的单体碳同位素比值,处理前后的差值基本在0.3‰以内,可见当正构烷烃回收率低至20%左右时,其单体碳同位素仍未发生明显分馏。柱色谱分离-5■分子筛络合-混合溶剂洗脱方法适用于回收率大于20%的正构烷烃单体碳同位素分析。