用伴随方法对毒气泄漏事件进行危害评估

由于自然、人为等因素造成的有毒气体泄漏事件随时威胁着人们的生命安全。对于这类突发事故进行危害评估 ,在应急救援中 ,可以给决策者提供参考 ,使之采取有效措施 ,最大限度地降低事故危害程度 ,减少事故恶果及引起的恐慌。由于毒气泄漏位置事先无法确定 ,如果用常规方法进行逐点评估 ,将面临着巨大的计算量而难以进行。笔者发展了一种伴随方法 ,对风险函数的表达式进行等价变形 ,通过求解伴随方程 ,可以一次求得任意位置的毒气泄漏的风险值 ,大大降低计算量和工作量。此法在化学工厂和仓库设置 ,煤气网铺设和监测点选取 ,城市应急中心设置等多种安全规划中均有重要价值 ,为快速危害评估 ,降低化学事故危害提供了有力的研究工具和实用方法。     

影响街区峡谷浓度扩散的因素

对街区峡谷内污染扩散规律的研究是城市空气质量预测的主要内容之一。应用现代流体力学数值模拟方法进行大量算例的计算和分析,研究了城市街区峡谷污染物二维扩散的规律。在分析二维街区峡谷内浓度扩散的规律时,发现对街区峡谷浓度扩散的两个影响因素,其中定量分析了湍流脉动对浓度扩散的影响,与层流时得到的浓度扩散进行了通量积分的比较;此外,定性分析了不同类型的街区峡谷对扩散的影响。     

大气污染物浓度的神经网络预报

首次将神经网络应用于实测大气污染物浓度的预报.结果表明,预报值与观测值符合得较好.由于人工神经网络具有逼近精度高、学习速度快、对资料长度要求不高等优点,因而在非线性时间序列的预报中显示出了独特的优越性,并将会在大气环境和气候预报中得到越来越多的应用.     

北京气象塔夏季大气臭氧观测研究

2000年夏季7～8月,以北京325m气象塔为观测平台,分别在8,120,280m高度上进行了大气污染物臭氧(O₃)及其前体物氮氧化物(NO_x)和气象要素加强期的同步观测.对观测资料的分析表明,边界层内存在明显的臭氧浓度垂直差异;低层臭氧浓度呈明显的日变化,且昼夜振幅较大;对O₃浓度与NO₂/NO的比值作线性拟合分析发现,白天(10:00～16:00)O₃浓度与[NO₂/NO]的比值成线性关系,即达到光化学稳定态,但受气象背景场影响较大.     

城市边界层气象条件对O3浓度垂直分布的影响

利用2002年7月21日至26日,北京325m气象塔O3浓度梯度观测资料及同期的气象资料,分析了O3浓度的时空分布特征、超标情况及不同天气条件下,O3浓度的日变化规律;并对7月23日,24日两天出现高浓度污染的大气稳定度和逆温、相对湿度、低空风等边界层气象条件对O3垂直分布的影响进行了详细分析。研究表明:城市边界层气象条件,尤其逆温是影响O3垂直分布的重要因素。     

北京气象塔夏季大气O3,NOx和CO浓度变化的观测实验

以北京325m气象塔为观测平台,于2002年夏季进行了大气污染物臭氧(O₃)及其前体物氮氧化物(NO_x)和气象要素加强期的同步观测.对观测资料做了详尽的分析,结果表明:边界层内存在明显的臭氧浓度(用体积分数表示)垂直差异;中午120m高度层存在O₃浓度最大值;低层O₃浓度呈明显的日变化,且昼夜振幅较大;夜间高层(280m)O₃的湍流混合和化学消耗较弱,可维持较高的浓度;局地光化学生成是白天边界层O₃的主要来源;降水天气过程可造成O₃及其前体物浓度的显著变化.     

利用CFSR数据开展海上风电场长年代风能资源评估

开展长年代风能资源评估可为海上风电场的可行性研究和风险评估提供依据和支撑。创新性地引入了气候预测系统再分析(CFSR)数据,以江苏响水海上风电场为例开展了长年代风能资源评估,结果表明:CFSR数据10 m高度风速与海上气象塔10 m高度风速的平均偏差为-0.2 m·s~(-1),均方根误差为1.9 m·s~(-1);CFSR数据10 m高度风速与海上气象塔90 m高度风速的相关系数范围在0.359~0.619,相比气象站的相关系数提高了40%~90%;长年代订正得到海上气象塔90 m高度近30 a的风数据,多年平均风速为6.9 m·s~(-1),标准差为0.2 m·s~(-1)(2.9%);测算出海上风电场近30年的等效满负荷小时数,多年平均值为2 423 h,标准差为112 h(4.6%);评估出25 a一遇(海上风电场的寿命期)、10 a一遇、5 a一遇的最小年平均风速分别为6.6、6.7和6.8 m·s~(-1),最小年等效满负荷小时数分别为2 227、2 280和2 329 h。利用CFSR数据开展海上风电场长年代风能资源评估在技术上是可行的。     

北京气象塔夏季大气O3,NOx和CO浓度变化的观测实验

以北京325m气象塔为观测平台,于2002年夏季进行了大气污染物臭氧(O3)及其前体物氮氧化物(NOx)和气象要素加强期的同步观测.对观测资料做了详尽的分析,结果表明:边界层内存在明显的臭氧浓度(用体积分数表示)垂直差异;中午120m高度层存在O3浓度最大值;低层O3浓度呈明显的日变化,且昼夜振幅较大;夜间高层(280m)O3的湍流混合和化学消耗较弱,可维持较高的浓度;局地光化学生成是白天边界层O3的主要来源;降水天气过程可造成O3及其前体物浓度的显著变化.     

反核生化恐怖与大气科学

在组成反恐战略诸要素中 ,科技政策是核心要素。“9·1 1”事件后 ,反恐上升为美国科技领域的头号课题 ,政府加大了对科技反恐的投入 ,我国也面临同样的抉择。恐怖活动除了直接实施核生化恐怖威胁之外 ,还通过破坏核生化设施同样达到核生化恐怖的效果 ,甚至比直接实施核生化恐怖更为严重。据调查 ,各大中城市生产使用有毒、有害、易燃、易爆化学物质的工厂占全部工厂的 80 %以上 ,年用量成千上万吨。在恐怖分子应用最多的爆炸和燃烧事件中 ,人员的主要伤亡不是来自于炸伤、烧伤 ,而是因爆炸和燃烧所产生的毒气中毒。研究表明 ,在各种有毒物质传播途径中 ,空气和水体扩散所占比例最大。笔者针对反恐问题 ,论述了大气科学与核生化恐怖的关系 ,重点突出了大气科学、空气动力学及流体力学在反核生化恐怖科研中的战略地位     

亚洲氮循环案例研究

以IPCC(Intergovernmental Panel on Climate Change)方法为基础,用IAP-N-1.0氯循环模型分析1961～2030年时间序列、亚洲各国家和地区的氮收支情况.农作物数据来源于联合国粮农组织(FAO)数据库.各参数及排放因子以亚洲国家检测出的数据为主,缺省值采用IPCC的默认值.本文主要讨论了活性氮产生及其不同的迁移和转化途径,以及环境对氮的富集作用和主要驱动因子.亚洲地区活性氮含量从1961年约14.4 Tg N/a迅速地增加到2000年约67.7 TgN/a,预计到2030年可能达105.3Tg N/a.人类对食物和能源需求的增长,以及缺乏提高氮肥利用率、降低矿物燃料燃烧释放NOx的有效措施,使得由人类活动产生的大部分活性氮在环境中累积.解决这一问题还有待于用先进的生物技术,研制出新型高效氮源来代替目前的合成氮.