对流层气温变化的特点十篇

对流层气温变化的特点篇1

温带大陆性气候的特点成因分布规律冬季严寒夏季炎热全年少雨。终年受大陆气团控制。温带内陆。对流层的主要特征上冷下热，对流显著，天气现象复杂多变。与人类的关系最密切。以下是和大家分享的地理考试备考知识汇集资料，提供参阅，欢迎你的阅读。

地理考试备考知识汇集一

1. 层(臭氧层)高层大气(电离层)

2. 对流层的主要特征上冷下热，对流显著，天气现象复杂多变。与人类的关系最密切

3. 平流层的主要特征臭氧吸收紫外线。平流，对高空飞行有利，

4. 大气上界离地面约-千米。

5. 影响太阳辐射强度的最主要因素太阳高度角

6. 大气对太阳辐射的削弱作用吸收反射散射。

7. 辐射定律物质的温度越高，辐射中最强部分的波长越短;反之越长。

8. 地面辐射是对流层大气主要的直接热源。

9. 大气逆辐射夜间有云较温暖，夜间晴朗较寒冷。

10. 大气的保温效应对流层大气中的水汽和二氧化碳对地面长波辐射吸收能力很强。

11. 全球的热量平衡地球多年平均收入的热量与支出的热量是相等的。

12. 引起大气运动的根本原因各纬度间的冷热不均。

13. 热力环流由于地面冷热不均而形成的空气环流。

14. 形成风的直接原因水平气压梯度力。

15. 水平气压梯度力的方向和大小高压垂直指向低压。单位距离间气压差越大风力越大。

16. 地转偏向力的方向北半球向右偏，南半球向左偏。

17. 摩擦力对风向的影响由于受摩擦力的影响，风向与等压线并不平行，而是有个交角。

18. 根据等压线判断风向的步骤①高压垂直指向低压②北半球右偏南半球左偏

19. 小气候城市风海陆风山谷风

20. 海平面等压线与风力大小低压中心，高压中心。等压线越密集，风力越大。

21. 大气环流的意义调整全球水热分布，是各地天气变化和气候形成的重要因素。

22. 地球上气压带和风带的分布东北信风副高中纬西风副极地低压极地东风极地高压

23. 气压带和风带的季节位移大致来说，夏季北移，冬季南移。

24. 冬季海陆上的主要气压中心亚洲高压阿留申低压(太平洋)和冰岛低压(大西洋)

25. 夏季海陆上的主要气压中心亚洲低压夏威夷高压(太平洋)亚速尔高压(大西洋)

26. 季风的成因①海陆热力性质差异②气压带和风带位置的季节移动

27. 季风的典型分布地区东亚季风(西北东南风);南亚季风(东北西南风)。

28. .锋面的分类与天气冷锋暖锋和准静止锋。气温气压天气。

29. 锋面对我国天气影响的实例北方夏季的暴雨(冷锋)我国冬季爆发的寒潮(冷锋)

30. 气旋的气压气流状况天气特征低气压;上升气流;阴雨。北半球水平气流为逆时针。

31. 反气旋的气压气流状况天气特征高气压;下沉气流;晴朗。北半球水平气流为顺时针。

32. 锋面气旋锋前锋后的天气情况。冷气团一侧阴雨。

33. 气候要素气温降水量。

34. 气候形成因子太阳辐射大气环流下垫面人类活动。

35. 大陆性气候与海洋性气候的比较日较差年较差最高气温月最低气温月。

36. 世界气候类型的名称热带(四种)亚热带(两种)温带(三种)寒带(一种)

37. 判断气候类型的步骤①判断南北半球，②判断热量带，③判断雨型。

38. 亚热带季风气候的特点成因分布规律夏季高温多雨冬季温和少雨;受季风影响;大陆东岸-

39. 地中海气候的特点成因分布规律夏季炎热干燥,冬季温和多雨。受副高和西风交替控制。-西岸

40. 温带季风气候的特点成因分布规律夏季高温多雨，冬季低温干燥。季风。-°大陆东岸。

       地理考试备考知识汇集二

41. 温带海洋性气候的特点成因分布规律冬暖夏凉，降水均匀。终年盛行西风。-°大陆西岸。

42. 温带大陆性气候的特点成因分布规律冬季严寒夏季炎热全年少雨。终年受大陆气团控制。温带内陆

43. 气候的变化地质时期历史时期世纪末以来。

44. 气候资源的特点可再生，普遍存在性，数值特征，有较大的变率

45. 气候资源与农业种植制度(作物的结构熟制配置与种植方式)。

46. 气候资源与建筑小区街道与子午线成°-°夹角。

47. 风与城市规划工业企业布局在盛行风的下风向，居住区布局在盛行风的上风向

48. 气候资源与交通公路铁路机场(暴雨泥石流风速桥涵云雾地势等)

49. 台风(飓风)热带气旋强烈发展形成的大旋涡。

50. 热带气旋强度等级热带低气压热带风暴强热带风暴台风。

51. 台风的监测与预报利用气象卫星确定台风中心位置，估计强度监测移动方向和速度。

52. 暴雨形成条件①充足的水汽②强烈上升运动③持续的天气系统

53. 洪涝灾害的防御提高预报的准确率，采取工程措施和非工程措施。

54. 干旱的危害造成粮食减产，人畜饮水困难，影响经济发展和社会安定。

55. 干旱的防御改善生态选择耐旱作物开展水利建设改进耕作制度等。

56. 寒潮的危害带来严寒大风霜冻。对春秋季的农作物危害最大。

57. 寒潮的防御提前准确的寒潮消息或警报。

58. 全球变暖趋势及其人为原因①燃烧矿物燃料②毁林

59. 全球变暖造成的后果①海平面上升②各地区降水和干湿状况的变化。

60. 大气臭氧层总量减少的主要原因氟氯烃化合物消耗臭氧。

61. 大气臭氧层总量减少危害①直接危害人体健康②对生态环境和农林牧渔造成破坏。

62. 臭氧层的保护①研制新型制冷系统②参与国际合作

63. 酸雨的成因燃烧煤石油天然气，排放二氧化硫和氧化氮等酸性气体。

64. 我国酸雨区的分布①四川盆地②珠江三角洲③长江三角洲

65. 酸雨的危害①河湖水酸化，影响鱼类②土壤酸化③腐蚀建筑物④危及人体健康

66. 酸雨的防治减少人为硫氧化物和氮氧化物的排放。煤炭中的硫资源综合利用。

67. 大气环境保护二氧化碳的“温室效应”，氟氯烃破坏臭氧层，酸雨。

68. 海洋是大气的主要热源和水源海洋水量占地球总水量的.%海洋占地球%。

69. 海岸带从滨海平原到大陆架之间的广阔区域。

70. 海岸带与人类活动全球%以上的人口，生活在距离海岸千米的范围内。

71. 人-海岸相互作用阶段①很少干预②开始干预③海岸开发④海岸管理

72. 海水热量的收入太阳辐射

73. 海水热量的支出海水蒸发所消耗的热量。

74. 影响海洋表层水温的因素太阳辐射沿岸地形气象洋流等。

75. 海水温度的空间变化规律从赤道向两极递减。

76. 海水温度的垂直变化表层海水温度变化较大，深层海水温度变化不大。

77. 海水对大气温度的调节作用海洋面积广，水量大，而且热容量又很大。

78. 海水中主要盐类物质氯化钠氯化镁。

79. 盐度的概念克海水中所含溶解的盐类物质的总量。

80. 海洋表层盐度的纬度分布规律从南北半球的副热带海区分别向南北两侧递减。

81. 影响海水盐度的因素降水量蒸发量洋流河流淡水汇入(径流量)。

82. 盐度最高的海区和最低的海区红海(亚非交界)波罗的海(北欧附近)

对流层气温变化的特点篇2

地层水是沉积盆地内的主要流体，其在高温高压下的相态变化影响地层压力及油气成藏。近年来，大庆徐家围子、松辽盆地南部长岭断陷腰英台地区深层、新疆塔里木、大港千米桥地区均发现了地层温度高达160 ℃的气田或凝析油气田，油气藏大多没有边底水，勘探阶段钻井、测井资料均未检测到水层，但开发过程中普遍产凝析水，产出的凝析水主要为 CaCl2型，具有低矿化度特征，且凝析水产量随储集层压力递减呈指数升高[1-2]。鄂尔多斯盆地伊陕斜坡面积近 8×104km2，上古生界很少钻遇地层水，现有苏里格、神木、榆林等气田气层温度低，压力系数低，均无边、底水，这是现有认识所无法解释的，因为地层的含水量远比有机质生烃量要丰富得多，原始沉积的巨量地层水不可能都被天然气排驱到盆地边缘地区。因此，笔者对比千米桥潜山异常高温气藏产水特征及封闭条件下汽、水相态模拟实验结果，分析鄂尔多斯盆地上古生界气藏的形成过程和形成条件，并研究其高温超压埋藏阶段（J3—K1）深盆气藏及抬升剥蚀阶段（K2—E）低压气藏的形成机理[3]。

1 高温高压体系中水的相态变化

1.1 千米桥高温高压油气藏产水特征

千米桥潜山含油气层为奥陶系峰峰组和上马家沟组，平均埋藏深度为 4 300 m，凝析油含量中等（290g/m3），平均地层温度为 168 ℃，平均地层压力为 43.5MPa，为高温高压油气藏。该气藏曾试采 5 口井，均不同程度出水。试采过程中除千 12 井、千 18 井有自由水（即气藏边底水）产出外，其他 3 口井产出水均为凝析水。产出水普遍具低矿化度特征，如板深 7 井产出水矿化度为 5 000～6 000 mg/L，板深 8 井为 3 000～4 000 mg/L；千 12 井、千 18 井产出水矿化度偏高，达9 000～10 000 mg/L，可能与凝析水、地层水同时产出有关。气藏生产过程中凝析水产量递增，以板深 7 井为例，试采初期的水气比平均为（0.3～1.5）m3/104m3，之后逐渐升高，10 个月后水气比升至 7.8 m3/104m3 [4]，而该井并未发现水层。该现象可以解释为：油气（包括高压水蒸气）的产出使地层压力降低、地层水（边底水）蒸发加剧，气态水含量因此升高[5-6]。从生产井井底无积液、产出水矿化度极低及产水量越来越大等情况分析，千米桥潜山气藏产出水在压力为 43.5 MPa、温度为 168 ℃的地层环境下呈气态，即以高压水蒸气的形式混溶于烃类气体中，当其上升到地面常温常压环境后才变为液态水。

1.2 鄂尔多斯盆地上古生界气藏产水特征

鄂尔多斯盆地陕北斜坡大面积含气，含气层位为上石盒子组厚层泥岩之下的太原组—盒7段，钻井只见气而不见水，含气井段长 300 余米。苏里格气田盒8段气藏是其中最大的气藏，探明含气面积超过 5 000km2，是一个典型的常温负压干气藏（CH4含量大于92%），平均埋深 3 300 m，气层压力为 22.5～31.5 MPa，温度为 100～110 ℃。苏里格气田盒8段气藏与千米桥凝析油气藏地质环境差别较大，前者为常温负压，后者为高温高压，但生产过程中均出现产水量递增和产出水矿化度极低的特征（苏里格气田盒8段产出水矿化度多为 790～2 163 mg/L，见表 1），其成因应该具相似性，即地层水在地下为汽态，上升至地面后因温度、压力降低而变为液态。陕 188 井、桃 1 井等少数井盒8段生产过程中井底有积液，产出水矿化度偏高（16 546～23 802 mg/L)，说明产出水在地层环境下部分为液态水。综上，鄂尔多斯盆地上古生界气藏内烃气、蒸汽、液态水共存（见表 1）。

1.3 封闭条件下汽、水相态的模拟实验

图 1 为完全封闭环境中，40 MPa 压力下汽、水两相体积分数随温度变化曲线[7]。从图中可以看出，在100～150 ℃时，气态水体积随温度上升增加较快，液态水则迅速减少；150～300 ℃时，随温度增加，系统中液态水体积减少、气相水体积增加，但变化速度相对缓慢，体系中始终汽、液两相共存。在温度超过水的临界温度（370 ℃）后，体系中水完全为汽态，不存在液态水。图 2 为 150 ℃时，封闭体系中气（水蒸气+烃气）、液（液态水）两相随压力变化的平衡模型[8]，从图中可以看出，压力在 40～80 MPa 变化时，体系中气相和液相的体积基本不变，饱和度均在 50%左右；当压力降至露点压力（30 MPa）时，凝析油开始析出，当压力降至 25 MPa 时，液态烃（凝析油）体积最大，液态水体积比例开始快速降低，气相体积比例迅速增加；至压力为零时，理论上液态水全部蒸发，体系中的液态水全部变为水蒸气。

2 晚侏罗世—早白垩世鄂尔多斯盆地上古生界温度压力环境

2.1 古温度

根据有机质镜质体反射率可推测地史时期的最高古地温。图 3 为鄂尔多斯盆地北部上古生界下部煤系的 Ro等值线图，深盆气分布区 Ro值为 0.8%～2.8%，如此高的 Ro值不是现今煤系埋深（3 400 m 以浅）和现今地热梯度（2.75 ℃/100m）造成的，地史时期必然存在过异常高的古地温场。

2.1.1 利用镜质体反射率和磷灰石裂变径迹确定的古地温场

鄂尔多斯盆地经历了晚古生代—中生代漫长的稳定沉降，稳定沉降阶段晚期，即晚侏罗世—早白垩世，盆地为高地温演化阶段，对上古生界煤系有机质生烃、成藏产生深远影响。利用磷灰石裂变径迹测定的鄂尔多斯盆地早白垩世古大地热流值为 95～118 mW/m2（现今仅为 61.28 mW/m2）。高古热流通过具较高热导率的下古生界碳酸盐岩进入上古生界低热导率的煤系，在煤系中聚敛升温（通常地层含煤系数越高，地温越高，煤系有机质成熟度也越高），导致太原组—山西组煤系古地热梯度由侏罗纪早中期的低于 3.2 ℃/100 m升高至晚侏罗世—早白垩世的（4.15～5.50）℃/100 m[9]。高古地温促使煤系有机质快速熟化，陕参 1 井太原组—山西组厚度不足 250 m，但 Ro值却从侏罗纪早中期的 1.4%增加到晚侏罗世—早白垩世的 2.0%，天 1 井Ro值从 1.15%增加到 1.95%。早白垩世时上古生界煤系平均埋深约为 3 300 m，假设古地面温度为 15 ℃，按上述方法推算的古地温场计算，晚侏罗世—早白垩世上古生界古地温高达 152～196 ℃。

2.1.2 利用包裹体均一温度确定的古地温

利用包裹体均一温度确定的鄂尔多斯盆地上古生界古地温分布范围较宽，不同生烃阶段古地温不同：①生油期（Ro<1.3%）。包裹体内流体以甲烷为主，含CO2和 H2S，部分包裹体中含液态烃和水，均一温度较低，为 80～130 ℃。该期包裹体分布于石英一期加大边中，加大边尘埃圈中常附着沥青和炭屑，对应的地质时期为 J1。②生气期（Ro值为 1.3%～1.8%）。包裹体主要分布于方解石胶结物中，其内流体为甲烷。均一温度较高，达 130～150 ℃，对应的地质时期为 J3。③裂解期（Ro>1.8%）。包裹体赋存于石英颗粒的裂隙中，其内流体为甲烷，显示包裹体形成时压力较高，均一温度达 150～170 ℃，对应的地质时期为 K1。上述两种方法确定的古地温略有不同，利用镜质体反射率和磷灰石裂变径迹确定的古地温偏高，因为样品主要取自山西组—太原组煤系；而包裹体样品多取自埋藏较浅的盒8段砂岩，均一温度偏低。综合预测晚侏罗世—早白垩世上古生界古地温为 150～196 ℃。

2.2 古压力

盆地模拟资料表明，太原组—山西组地热梯度在3.8 ℃/100 m 时，压力系数为 1.6～1.7；而晚侏罗世—早白垩世其地热梯度升高至（4.15～5.50） ℃/100 m，压力系数则高达 2.0～2.4。当地层超压达到一定程度时（一般是山1段和太原组），可使岩石产生微裂隙，改善储集性能[10]。长石砂岩、石英砂岩的自然破裂压力系数约为 1.96，镜下薄片观察可见到山西组—太原组砂岩中大量发育的微裂隙（见图 4），说明鄂尔多斯盆地深盆气成藏期地层（3 500 m 以深）流体压力曾超过60 MPa，压力系数超过 2。

3 高温高压深盆气的形成

晚侏罗世—早白垩世，鄂尔多斯盆地上古生界下部形成了一个盆地级的高温高压封存箱，封存箱的顶部是厚度超过 70 m 的上石盒子组河漫滩相泥岩，其隔热作用使其所含地层水为蒸汽态，处于超压状态，对下伏封存箱内的流体不仅起物性封闭作用，而且还具有压力封闭作用，因而有效且持久。在封存箱内部，高达 150～196 ℃的古地温场一方面促使煤系有机质快速熟化，生成大量天然气，同时，煤系地层水相态发生变化，由液态转变为气态，导致压力系数大幅升高。高温高压封存箱可看作一个封闭体系，其内流体相态的变化应该遵循图 1、图 2 中的规律，即在温度为150～196 ℃，压力为 40～70 MPa 的环境中，封存箱内液态水和气态水体积约各占 50%。由于下部地层（山2段、太原组）有机质含量高、地层温度高，气、水转化量大，故流体压力高；而上部地层（山1段、盒8段）古地温相对低，流体压力亦低，上部、下部地层之间形成较高的压力差（见图 5a），因而气（汽）相在封存箱体系内自下而上运移。这种流动导致下部煤系温度、压力的降低和上部地层温度、压力的升高，从而出现新的不平衡状态；煤系将继续生烃，地层水继续汽化，直到气、液体积重新平衡（各占 50%），并出现另一次运移。虽然地层水汽化和气相运移极其缓慢，但如此分阶段进行，在漫长的地质历史中，周而复始，循环往复，直至有机质生烃终止，封存箱内部压力、温度趋于平衡，但封存箱内液相和气相的比例始终保持在 50%左右。煤系有机质的快速熟化和地层水的相态转化同期发生，促进甲烷气与气态水的互溶。甲烷气逐渐稀释、溶解致密储集层中的水蒸气，双相流转变为单相流，二者一起渗透到封存箱内的各种储集空间中。该过程历经数百万年，天然气、水蒸气不断由高势区（体）向低势区（体）运移，分布范围越来越大，直至充满盆地内煤系 Ro值大于 1.2%的所有地区，直至巨型封存箱内温度、压力趋于平衡，流体封存箱内储集空间逐渐被气（汽）饱和，高温高压深盆气藏至此形成。深盆气形成过程中，盐类在地层水中的溶解度随温度增加而降低，特别是由液态转变为气态的过程中，水中溶解的盐类物质析出，高矿化度的地层水变成了纯净的气态水。这在一定程度上可以解释深盆气储集层致密（盐堵塞）以及深盆气产出水矿化度低的成因。

4 低压深盆气的形成

晚白垩世—古新世，华北盆地东部隆起褶皱并遭受剥蚀，局部深盆气聚集被破坏，鄂尔多斯地区相对稳定，成为一个独立的盆地。这一时期鄂尔多斯盆地以整体不均匀抬升剥蚀为主，东部抬升剥蚀速度快（黄河两岸剥蚀厚度约 1 400 m），西部抬升剥蚀速度慢（天环坳陷剥蚀厚度约 800 m）[11]，抬升过程中先期（早白垩世）大型坳陷盆地（坳陷中心在延安—靖边地区）逐步转变为东高西低的单斜构造，深盆气被保存下来。抬升剥蚀使煤系埋藏变浅、地温降低（地热梯度由早白垩世的（4.15～5.50） ℃/100 m 降至现今的（2.4～3.1） ℃/100 m）[12-13]、储集层孔隙膨胀、气体散失，引起深盆气储集层流体压力降低（图 5b）、气浓度降低、含气边界萎缩、局部水蒸气液化和凝析水在重力作用下重新聚集成“酸点”等一系列变化（“酸点”和“甜点”指深盆气普遍低渗致密储集层背景下具有相对高孔渗性的储集体，储水者为“酸点”，储气者称为“甜点”[14-15]）。在盆地抬升剥蚀即深盆气萎缩阶段，“地层水”或以水蒸气方式混溶于甲烷中，或以束缚水、半束缚水形式分布于岩石的孔隙和裂隙中，或以水蒸气凝析形成低矿化度地层水。现今盆地主体含气区仅少量探井钻遇地层水，这种地层水一般范围较小，分散孤立，矿化度（＜25 000 mg/L，见表 1）远低于盆地边缘正常地层水矿化度（>50 000 mg/L），这也证实了对其在地质历史中相态变化的认识。苏里格气田盒8段现今地层压力为 22.5～31.5MPa，地层温度为 90～110 ℃，依图 1、图 2 推测，气层中液态水体积大致在 60%以上，或以束缚水、半束缚水附着在亲水岩石表面，或以水珠状弥散在甲烷中；而约 40%的水仍以蒸气态存在。晚白垩世，自东而西的抬升剥蚀使深盆气层同向降温降压，因而出现地层水矿化度和流体压力系数的同向降低（见图 3）。其原理将另撰文阐述。鄂尔多斯盆地深盆气田的温度、压力变化可归纳为：①如果成藏时的温度为 150～196 ℃，现今温度为95～110 ℃，则温度下降约 55～85 ℃；②早白垩世流体压力梯度大致为（2.0～2.4）MPa/100 m（依盆地模拟资料），现今为（0.83～1.00）MPa/100 m，则下降了（1.00～1.57）MPa/100 m。盆地范围内，温度、压力的大幅下降形成了水封圈闭，并使得水蒸气凝析（出现酸点），导致甲烷气散失、浓度降低、气藏气柱压力降低，深盆气藏得以形成。

对流层气温变化的特点篇3

关键词：新疆；气候变化；水资源；影响

新疆位于欧亚大陆中部、我国的西北部，约占全国土地总面积的1/6，是中国面积最大的省区。新疆属温带大陆性气候，冬季漫长而严寒，夏季短而炎热。新疆地区降水量较小，且降水主要集中在几大山区，内陆河径流有限，是我国水资源最为紧缺的地区，资源性缺水非常突出。在这里有水则绿洲，无水则荒漠，水资源已成为新疆地区可持续发展的瓶颈问题。

一、新疆气候特点及近年演变趋势

（一）新疆气候特点

新疆地处中纬度西风带，气候受温带天气系统和北冰洋系统以及副热带天气系统的影响，加之位于欧亚大陆腹部、远离海洋和高山怀抱，从而在特定的地理位置与特殊地貌条件以及大气环流和太阳辐射的共同作用下，新疆形成了以光热资源丰富、气温年较差与日较差大，降水稀少，时空分配不匀，蒸发强烈、相对温度低，风大沙多为基本特点的典型干旱大陆性气候，同时分为南北疆不同的气候区，并且各自具有悬殊的盆地气候和山地气候，这些不同的气候特征与类型影响和制约着水资源的形成、分布和区域性特征。

（二）新疆气候未来演变趋势

1.温度变化趋势

据IPCC和《中国西部环境演变评估》研究成果，近百年来中国新疆气候的从暖干向暖湿变化的趋势明显，尤其最近50年，在气候变化和人类活动的双重影响下，生态环境进一步恶化，引发了水资源紧缺、水土流失、冰川萎缩、河川断流等一系列水资源坏境恶化问题。未来50年，新疆地区气候有继续变暖的趋势，降水量虽可能有所增加，但气候变暖会导致蒸发量明显增加，其结果是水资源总量减少，需求增加，供需矛盾加剧。新疆地域辽阔，山脉与盆地相间的地貌格局，构成了内陆盆地各自独立的循环系统。以区域循环为主，南北疆表现出变暖程度不完全一致的特点。

2.水汽资源输送的分布及变化

由于新疆地形的原因对流层中层水汽输送量最大，低层和高层水汽输送量相当，低层的为水汽净输出，中、高层为水汽净输入。近40年来，春、夏、秋季北边界水汽输入和东边界水汽输出均于1976年发生了年代际减弱，春、夏、秋季对层流总流入和总流出量均呈显著减少趋势，总流入和总流出量变化率很接近，导致净收入量无明显变化趋势。冬季对流层总流入、总流出量和净收入量均无明显变化趋势。

3.降水的变化趋势

由于以上因素的影响，新疆降水变化较为复杂，全疆降水年均值序列呈波动变化，根据新疆各区域的降水资料统计的结果，从中可以分析出新疆近50年降雨的变化趋势。资料统计中表示新疆年降水均表现为明显的增长趋势，并且在不同的区域，降水增长的趋势也不同。新疆降水量分布极不均匀，北疆降水明显大于南疆和东疆，北疆平均降水深大约是南疆的2倍，北疆平均降水深大约是东疆的3倍。降水增量北疆最大，东疆最少。

二、气候变化对新疆水资源的可能影响

（一）冰川水资源的变化

新疆地区冰川的面积约占中国冰川总储量的46.84%，是中国冰川规模最大和储存量最多的地区。冰川对气候变化反映十分敏感，气候变化对新疆水资源的最大影响是对河流上源冰川储存量的影响，进而影响河流径流量。IPCC报告显示，新疆是过去100年来温度上升明显的地区之一，自20世纪以来新疆大多数冰川呈现出明显的退缩状态，而且最近这30年出现了强烈的加速趋势。由于温度的升高和降水的变化，新疆冰川强烈亏损，冰川径流增大，在短期内有助于绿洲进一步扩展和经济建设进一步发展。但其负面影响的结果也必须重视，其最大的负面结果是随着冰川径流的增大，冰川洪水灾害的频率增大。

（二）新疆内陆河径流的变化

新疆全区有大小河流570多条，另有山泉沟272处，河流中除额尔齐斯河流入北冰洋水系，奇普恰普河流入印度洋水系外，其余河流均为内陆河。

（三）气候变化对蒸散发的影响新疆深居中纬度

欧亚大陆腹地，地形地貌复杂，气候类型多样，表现尤为突出的是天山山脉横亘中间，将新疆分成了气候差异非常显著的天山山区、南疆和北疆3大区域。天山山区属冷凉半干旱、半湿润气候区，北疆为温带干旱、半干旱气候区，而南疆为典型的暖温带极端干旱气候区，新疆各区域明显的气候差异，必将对潜在蒸散发量的变化产生深刻的影响。

（四）气候变化对生态的影响

近几十年以来，新疆生态演变的基本趋势是：绿洲与沙漠同时扩大，而处于两者之间的交错带缩小，生态环境总体上向劣化方向发展。几十年来天然绿洲面积与人工绿洲面积增加了1.06万km2，增加了10%，绿洲总面积的净变化，只有北疆呈明显增长趋势，疏勒河基本持平，其它区域人工绿洲的面积扩张不足以取代天然绿洲的面积退化，绿洲总体规模呈萎缩状态。从近50年新疆的气候变化来看，由于新疆各地的降水都有明显的增加，所以，不能说沙漠扩大和交错带缩小是气候因素起主导作用，而应该是以人类活动为主导。特别是人类对水资源的利用不合理，导致水资源时空分布发生变化，自然植物被严重的破坏。新疆境内的湖泊是以流域为单元的水分循环的重要环节，它对人类活动的干扰最敏感，它是流域水量平衡的综合体现。内陆封闭湖泊是气候变化和波动的最敏感的指示器，并且是干旱、半干旱地区水资源的重要组成部分。评价气候变化与人类活动对湖泊的影响，对合理开发、利用干旱、半干旱地区的湖泊资源具有重要意义。

三、结语

从近几十年新疆的年平均气温、日照时数和降水量等几种主要气候要素变化状况来看，各区域变化趋势基本相同，由于气温、日照时数和降水量等因素的影响，使得新疆区域的冰川面积呈退缩趋势，径流量呈增大的趋势及蒸发量呈增多的趋势，并且气候影响的极端天气频率也增加增强，从而影响了新疆的生态系统。但是各种因素分别对新疆水资源影响的程度大小，以及如何更合理地表征新疆地区气候变化的事实，进而为研究气候变化对新疆经济、社会发展和生态的影响提供依据，都有待于进一步深入探讨。

参考文献：

[1] 胡汝骥，樊自立，王亚俊，等.近50a新疆气候变化对环境影响评估[J].干旱区地理，2011.6，24（2）：97-102.

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[4] 赵燕宁，时兴合，秦宁生等.青海南部地区40多年来气候变化的特征分析[J].中沙漠，2014.7，25（4）：529-534.

[5] 李珍，姜逢清.1961-2004年新疆气候突变分析[J].冰川冻土，2012.6，29（3）：351-359

对流层气温变化的特点篇4

摘要

位于新疆博斯腾湖流域戈壁地区的大气边界层过程受湖泊和戈壁的共同作用,大气边界层结构具有特殊性。利用2013年5月21日至8月28日在博斯腾湖流域戈壁地区获得的大气边界层探测试验资料,分析该地区大气边界层结构特征。结果显示,博斯腾湖流域戈壁地区大气边界层最突出的特征是在夏季典型晴天时对流边界层异常深厚,在所统计的100天探空资料中,有45天大气边界层高度达3000m以上,最高可达4400m。同时,探讨深厚对流边界层的形成机制,认为博斯腾湖流域戈壁地区特殊的大气热力环境以及湖风切变等因素是形成深厚对流边界层的重要原因。

关键词

边界层高度;博斯腾湖;理查森数;湖陆风

大气边界层是地球与大气之间动量、能量和各种物质上下输送的纽带,与天气、气候的形成和演化密切相关。随着Wangara(澳大利亚)[1]和Minne-sota(美国)[2]等大气探测试验的开展,科学家对典型均匀下垫面大气边界层结构有了比较全面的认识。从20世纪80年代开始,边界层理论的研究从均匀下垫面发展到非均匀下垫面[3]。国内外也开展了有针对性的大气综合观测试验,如NWC-ALIEX(敦煌戈壁)[4]、HEIFE(黑河流域)[5]、TIPEX(青藏高原)[6]、BOREAS(加拿大)[7]和HAPEX(法国)[8]等,获得区别于传统水平均匀下垫面边界层的新发现[911]。由于现有观测资料十分有限,湖泊和戈壁共同作用引起的复杂下垫面问题并没有得到很好的解决,限制了对类似地区大气边界层物理过程的认识和大气数值模式参数化方案的改进[3]。边界层高度作为大气数值模式和大气环境评价的重要物理参数,是分析湍流混合、垂直扰动、对流传输以及大气污染物扩散的重要指标[1213]。

一般认为,对流边界层高度应该低于3000m[14],但是近年来随着各类大气观测试验的开展,人们在戈壁、沙漠、高原等极端气候和复杂地形地区探测到特殊的边界层高度特征。Zhang等[15]利用西北干旱区陆‒气相互作用野外观测试验(NWC-ALIEX)资料,发现我国敦煌戈壁地区存在高达4150m的对流边界层现象。李茂善等[16]分析2005年4—5月在珠峰大本营附近(28.14°N,86.85°E,海拔5149m)的无线电探空观测资料,发现边界层高度日变化比较明显,因冰川风的存在,大气边界层高度最高可达3888m。Marsham等[17]在非洲撒哈拉沙漠中也探测到高达5000m的深厚对流边界层,并且其残余层特征十分突出。沙漠、戈壁以及高原地区的下垫面性质不尽相同,人们对深厚大气边界层形成的机理研究十分有限,深厚边界层的出现是否具有一定的普遍性,尚需大量的实验观测进行证实[15]。位于博斯腾湖东南沿岸的戈壁地区(简称博湖流域戈壁地区)位于亚欧大陆腹地,不仅具有干旱区戈壁下垫面特征,其气候还受博斯腾湖的影响。目前,对该地区的边界层过程了解较少。本文利用在博湖流域戈壁地区开展的大气边界层观测试验数据,分析该地区边界层高度的日变化特征,并进一步研究是否存在特殊对流边界层高度现象。

1观测环境、资料与方法

博斯腾湖流域位于我国新疆天山中部南缘和塔克拉玛干沙漠北缘,地理坐标为41.17°—42.5°N,85.33°—87.5°E。湖区水域面积约1002km²,容积近100亿m3,湖面海拔高度1120m。湖区的东侧和南侧是大面积戈壁滩,常年干早少雨,蒸发量大,多为晴天少云天气。本研究所用资料来自在博斯腾湖东南侧距湖7km的戈壁地区开展的大气边界层综合观测试验数据。地面资料是Vaisala自动气象站2010—2013年探测的数据。自动气象站每分钟记录一次距地面1.5m的温度、气压、相对湿度和距地面10m的风向、风速。探空资料是L波段探空雷达和GZZ10型数字探空仪探测的数据。L波段雷达每秒钟记录一次温度、相对湿度、气压、风向和风速,探测高度可达20000m。试验小组在2013年5月21日至8月28日每天4个时刻(08:00,12:00,16:00和20:00,本文所用时间均为北京时,本地时间比北京时间晚2个小时)进行常规探空试验。另外,对3个典型晴天进行加密探空试验,其中8月23日17次(00:00,01:00,03:00—14:00的每个整点,16:00,20:00和22:00),7月5日14次,7月12日16次。在对探空数据进行飞点剔除、高度订正等数据质量控制后,发现3个加密探空日的边界层高度日变化情况较为相似,本文选用探空次数最多的8月23日作为夏季典型晴天的代表个例进行分析。值得注意的是,无线电探空气球在上升过程中会受到风的影响而发生偏移,在统计所有探空仪漂移路径后,发现5km高度范围内探空仪的最大水平偏移距离为4.21km,且出现较大偏移距离时都是受湖风的影响,气球被吹向远离湖区的方向,因此探空资料在5km高度范围内能够代表戈壁上空的气象要素特征。

边界层高度的判断方法有风速极值法、湍流能量法和位温廓线法等。风速极值法要求大气为定常、均匀的正压大气,这在博湖流域戈壁地区不适用。湍流能量法对数据要求较高,且在计算过程中引入许多假设条件。位温廓线法在分析过程中未引入假设条件,所需数据均可由探测仪器直接测得。博湖流域戈壁地区位温廓线结构特征清晰,本文用位温廓线法来确定边界层高度较为合适。

2博湖流域戈壁地区位温廓线与边界层高度特征

2.1位温廓线特征分析2013年8月23日12组代表性时刻位温廓线结构(图1)可知,00:00—08:00,位温廓线呈现 稳定边界层特征:地面因长波辐射逐渐冷却,地表温度比大气温度低,大气边界层内位温随高度升高而增大,形成一层较浅的稳定边界层(SBL)。在稳定边界层的上方直到3500m左右的高度,位温随高度的变化很小,这是白天残留下来的的残余层(RL)。残余层上方是厚度为200m左右的逆温层(CIL)。逆温层上方即自由大气(FA)。12:00—20:00,位温廓线呈现对流边界层廓线特征:白天太阳辐射持续加热地表,地表温度比大气温度高,大气边界层内位温随高度升高变化不大,边界层内大气充分混合,直到3400m左右的高度,大气位温随高度发生明显的跃变,可以认为是对流边界层(CBL)的顶部。对流边界上方是夹卷层(EA),夹卷层上方即自由大气(FA)。09:00—11:00和21:00—22:00,大气位温廓线结构还在发展阶段,大气边界层为弱不稳定边界层。

2.2边界层高度特征用位温廓线法对8月23日全天17组探空廓线进行分析,确定该地区边界层高度的日变化情况(图2)。从图2可以看出,夜间稳定边界层高度随着时间的推移有增大的趋势,一直持续到早晨09:00,稳定边界层最低出现在00:00(高度只有140m),最高出现在07:00(高度为730m);白天对流边界层高度异常深厚,从12:00开始形成,并一直持续到20:00,平均高度达到3460m,发展最旺盛的时刻为14:00(高度达到3600m);全天大部分时间被稳定和对流边界层控制,而两类边界层的过渡阶段持续时间较短,边界层高度介于稳定和对流边界层之间。博湖流域戈壁地区大气边界层最突出的特征是存在深厚对流边界层。出现深厚对流边界层的情况属于某一个例还是普遍存在?我们对2013年5月21日至8月27日(共计100天)每天16:00的探空资料进行统计分析,发现研究区在典型晴天经常有深厚对流边界层存在(表1),除3天阴雨天边界层顶结构特征不够清晰外,其余97天边界层平均高度达到2690m。对流边界层高度大于3000m有45天,最大高度出现在6月2日(高度达到4400m),最低高度出现在7月20日(高度只有1200m)。5—8月都有异常深厚的对流边界层出现,其分布按月份没有明显的差别。然而,而根据每小时记录的天气情况来看,深厚边界层出现的日期往往是晴空少云的烈日天气。博湖流域戈壁地区所探测到的最高对流边界层高度为4400m,比敦煌戈壁地区的4150m[15]和青藏高原珠峰大本营附近的3888m[16]都要高。

3博湖流域戈壁地区出现深厚对流边界层的原因分析

影响对流边界层高度发展的因素主要有太阳辐射强度、地理环境、大气热力和动力等[2022]。就对流边界层发展的物理本质而言,是由于地面加热而触发的对流热泡在边界层内做湍流运动的结果。博湖流域戈壁地区常年干旱少雨,年平均降水量不足90mm,夏季日平均最高气温达到36.5ºC。土壤成分以细沙和砾石为主,热容量很小,蒸发力强,下垫面感热通量加热大气的效率非常高[23],夏季炎热的戈壁下垫面具备触发对流热泡的热力基础。与敦煌均匀的戈壁下垫面[15]和青藏高原凹凸的山地下垫面[10]性质不同,博湖流域戈壁地区大气边界层的物理过程还受博斯腾湖的影响,大气边界层高度也与其特殊的区域环境有关。

3.1大气热力环境分析

3.1.1大气热力性质分析通过分析博湖流域戈壁地区的大气热力环境,发现对流边界层大气的垂直减温率异常偏高,大气有较高的静力不稳定度。图3是2013年8月23日各代表性时刻的温度廓线结构,可以看出,在对流边界层形成前(03:00,05:00,07:00,09:00和10:00),大气底部有明显的逆温层。逆温层是稳定层结,会抑制湍流的发展。对流边界层形成后(12:00,13:00,14:00,16:00和20:00),炎热的戈壁下垫面持续加热靠近地面的大气,近地层大气运动为超绝热过程,处于静力不稳定状态,超绝热层内大气不断有对流运动产生,并与其上方的大气充分混合,直到3500m左右的高度出现约200m厚的夹卷层,即对流边界层顶的位置。在整个边界层高度范围内,12:00,13:00,14:00,16:00和20:00,大气垂直减温率分别达到8.276,8.633,9.081,9.286和8.991ºC/km。其中,13:00和14:00在1000m以下的大气垂直减温率甚至超过大气的干绝热减温率(9.8ºC/km),达到10.1ºC/km。从大气的静力稳定度来看,大气垂直减温率越高,大气的运动状态越不稳定,也更易触发对流运动[24]。

3.1.2大气热力结构分析在分析图1中大气边界层位温廓线结构时,发现大气边界层在白天充分对流混合后,残留在夜间的大气残余层(RL)依然保持白天对流混合时的位温廓线结构,残余层上方是约200m厚的逆温层(CIL),逆温层高度约为3500m。逆温层能够抑制其下方的能量通量向上传输,很好地储存白天用于支持对流边界层发展的能量。当白天对流发展突破夜间形成的稳定边界层后,对流活动在残余层的发展会十分顺畅。在统计2013年夏季100天的对流边界层高度特征时发现,博湖流域戈壁地区深厚对流层不是一天就能形成的。深厚对流边界层往往出12:00,13:00,14:00和16:00的Ri值分别为0.097,0.157,0.852和0.019。当气层顶部位温小于地面位温时(13:00和14:00),θ<0,Ri<0,该层大气为静力不稳定,大气运动状态为湍流。当气层顶部位温大于地面位温时(12:00和16:00),θ>0,此时Ri与风切变值((u)2+(v)2)呈反比,风切变值越大,Ri越小,当Ri小于大气不稳定条件的临界值0.25时,大气为动力不稳定,大气运动状态为湍流。可以看出,风切变能够通过增加扩散能力和夹卷作用,增加大气的不稳定度,提高浮力通量的对流效率,同样有助于对流边界层高度的进一步抬升。

4结论与讨论

对流层气温变化的特点篇5

格点资料在预报判断中的运用

判断雷暴对流产生的原因及其预报NWP系统所呈现的参数不断变化的，例如在预报时间段为10小时的WAFS预报资料中，我们可以运算出800hPa条件下的水汽运动散度,并设置一张详细的地形图纸。水汽运动散度的运算，只要是为了测量低层水汽的聚集凝结的速度，而低层水汽的聚集凝结对雷暴对流起着重要的作用，可以对雷暴产生时间和地点做出判断[2]。又例如运算800hPa提高至250hPa中的环境以及气块的温差，就可以获取该层上升气块所承受的浮力，对雷暴产生高度和强度的判断提供重要依据。雷暴对流判断的两个要素：其一，当低层产生温度差以及水汽层发生变化时，表示白天雷暴对流稳定度较差。其二，当海陆温度不均匀时，海陆风对白天的低层水汽运动散度造成影响，为雷暴对流起到水汽传输的作用。同时上升气块所承受的浮力，可以清楚呈现出雷暴对流的变化情况，了解雷暴对流产生的高度。判断飞机积冰产生因素及其预报飞机积冰就会对飞机飞行性能造成很大的破坏，一方面增加了飞机的重量，导致飞机承载超限；另一方面，改变了飞机机翼的流体力学，导致飞机上升能力下降或者失去上升功能，对飞机飞行造成很大的影响。导致飞机积冰的原因主要包括：雨滴大小、运行情况及环境温度等。根据有关研究资料表明，飞机处于0℃至-14℃环境温度下，如果遇到较大且较冷的雨滴是极易积冰的，而飞机处于-5℃至-9℃的环境温度时，飞机积冰的强度是最大的。根据WAFS呈现出的相对湿度格点预报信息，可以预算出飞机积冰的指数。其运算公式为：飞机积冰指数=((RH-50)×2)×(T×(T+14/-49)。其中RH表示相对湿度，T表示环境温度。飞机积冰指数为正值，表示可能出现积冰的位置和潜在积冰位置，其指数最大值可为100。为了更加清楚的掌握飞机积冰可能出现的位置、高度以及航线，我们可以利用航线剖面图来分析，并在每条航线上设置积冰预报产品，显示积冰预报信息。飞机垂直上升也是导致飞机积冰的因素之一，特别是当飞机从高度的上升运动转变为强度较弱的垂直运动时，飞机积冰概率是很高的。飞机垂直上升导致飞机上的较冷雨滴增加，并在飞机垂直运行较弱以及环境温度较低情况下积冰悬浮。将飞机垂直运行图与上诉参数进行结合，完善了飞机积冰指数剖面图，对飞机积冰判断提供了重要的依据。

晴空环境下飞机颠簸的预报方法。飞机颠簸产生概率运算公式为：Ri=(g/θ)(αθ/αz)/|αv/αz|2。公式中(g/θ)(αθ/αz)表示气层大气的稳定度，|αv/αz|2表示大气垂直风速切变的平方值。Ri表示气层大气处于垂直风速切变上升情况下，且大气稳定度较差时，飞机就会出现颠簸现象。按照上述运算原理，气层之间产生的风速切变是存在极小值和极大值的，当气层风速切变处于极限值的时候，气层之间就会产生垂直翻转的情况，以降低垂直风速切变的数值。当飞机处于急流周围时，如果飞机垂直风速切变值较大，飞机就可能出现晴空颠簸现象或者当接近低层位置存在大风且气层最低处出现不稳定情况时，其边界层也可能因为受热而出现飞机颠簸现象。有关研究表明，运用预报公式计算出来的Ri值为5或者比5小一些，但是其极限值却低于1。这是由机颠簸出现在较小的范围内，且产生时间较短，导致NWP预报出来的数值不符合上述理论的极限值。导致这种现象的原因主要有：NWP系统无法详细呈现出较社区域气象变化情况；一般情况下，NWP只能预报某个时刻区域气象的平均值，不能对及极限值进行预报；系统没有增加参数化方式，导致系统动力出现不稳定现象[3]。其余环境下飞机颠簸的预报方法。当山脉的背风坡出现破碎时，会产生巨大的重力波，对飞机上升高度和下降高度造成很大的影响，特别是对位于山谷地区机场中的航空设备造成很大的破坏。这种飞机颠簸情况发生于较为稳定的气层周围，从急流气层中的高速度气流一直延伸至山顶上，从而形成了较大的重力波。但是现阶段的NWP系统无法准确的预报出重力波，但是可以为重力波提供判断的依据，并显示可能出现重力波的位置。还有一种情况时，主要是发生在雷暴对流区域，因此可以通过预报雷暴对流来飞、判断飞机颠簸的区域。

对流层气温变化的特点篇6

关键词：“7•12”雷雨大风；成因；启示

中图分类号：S424 文献标识码：A 文章编号：1674-0432（2011）-03-0207-2

0 引言

雷雨大风，指在出现雷、雨天气现象时，风力达到或超过8级(≥17.2m/s)的天气现象。有时也将雷雨大风称作飑。当雷雨大风发生时，乌云滚滚，电闪雷鸣，狂风夹伴强降水，有时伴有冰雹，风速极大。它涉及的范围一般只有几公里至几十公里。2010年7月12日17时至20时，我市西部山区出现了局地性的雷雨大风。中尺度站点营前、东岩、林溪、陶山、梅屿、桐浦极大风速达到9级，均在24.0m/s以上，龙湖、永安、鹿木、陶山、林溪等地1h降水量均在15-38mm之间。其中最大的永安36.8mm。多处树木厂房遭雷击，大棚被掀翻，农作物受损严重，仅湖岭镇畜牧场的经济损失就达28.2万元，梅屿仅大棚的损失就达到20万元。

本文努力利用单站及中尺度站资料，结合云图、天气图和雷达图分析，试图提出一些基层台站搞好预报服务的思路，提供大家参考。

1 “7・12”雷雨大风特征

1.1 “7・12”强回波特征

分析雷达图，可以看出7月12日17时，在泰顺的司前首先形成了强回波，此时温州地区只有这一个站点17时降水量达到一小时23.1mm，极大风速达到22.0m/s（9级），该雷暴云范围小，到18时，发展成从文成西部山区和瑞安西部山区8个站点出现强降水，多个雷暴单体成群地聚集在一起，形成了雷暴群。另外距离营前东南方20km左右的芳庄和林溪也有雷暴体生成，到19时，发展中的雷暴群继续向东南方向移动，与芳庄和林溪的雷暴体汇合在一起，形成了一个更强大的雷暴群，此时，雷暴群发展处于最为成熟阶。由于降水物的拖曳作用而产生了下沉气流，但在下沉气流的上方，上升气流仍贯穿云体。云中上升气流速度的垂直分布呈抛物线状，即为上、下层小、中层最大。永安出现了一小时36.8mm的强降水。鹿木20.6mm，其他周围站点均在13mm以上，雷暴群几乎覆盖了瑞安整个西部山区。瑞安市区虽无降水出现但由于处于雷暴群移向的下风方，因此风速也达到了19.8m/s（9级）。19-20时雷暴群快速向NE平原方向移动并迅速消亡，很显然，“7•12”该雷暴群是直接在西部山区生成的，具有明显的地势原因。

1.2 “7・12”强对流降水量分布

仔细分析各雨量点降水资料，我们还可得到，各地一小时最大降水中心出现时间分别为：泰顺司前23.1mm，文成公阳40.3mm，瑞安龙湖21.1mm，东岩15.5mm，永安36.8mm，鹿木20.6mm，林溪18.0mm，陶山16.6mm。同样可以明显看出，雷暴中心首先在泰顺司前生成，向东北东方向移动，与瑞安西部山区就地生成的雷暴单体相结合，经湖岭岩头、陶山桐溪至温州白象、磐石，最后迅速向东南东方向移动并消亡。

1.3 “7・12”雷雨大风分布

7月12日17时雷暴体生成后，首先在泰顺司前产生了22.0m/s的9级大风，随着雷暴群的移动和发展，文成的平和出现了10级大风，我市的东岩、营前出现了9级大风，在林溪就地发展起来的雷暴体也迅速成熟，林溪出现了9级大风，接着地处西部山区东面的鹿木、陶山、桐浦、梅屿也出现了8-9级大风，极大风速地点的变化移动路径与雨量点的路径相吻合。

1.4 压、温、风的变化

由于下沉气流中水滴的蒸发，使下沉气流几乎保持饱和状态。所以下沉空气由上层至下层是按使绝热增温的。上层冷空气虽然在下沉过程中会变暖些，但升温率小，到地面时，仍比四周地面空气要冷。因此在雷暴云下形成一个近乎饱和的冷空气堆，当雷暴云向前移动时，云下的雷暴高压也随之向前移动，当它移过测站时，就使该站发生气温下降、气压涌升、相对湿度上升、露点或绝对湿度下降等气象要素的显著变化。其变化幅度取决于雷暴云的强度和测站相对于雷暴云的位置，雷暴中心经过地区变化明显，边缘地区则变化较小。从东岩（图1）和陶山（图2）这两个中尺度站的T、P、F、R的曲线图明显看出了温、压、风的骤降骤升，和降水强度的变化。

图2 陶山实况图

综上所述，“7•12”雷雨大风有以下显著特征：

(1)其雷暴群不是从外部温州西部地区，而是在文成和瑞安西部山区直接生成的。因此它是局地突发性的强对流天气。

(2)雷暴群7月12日17时生成至12日21时消散，整个生命史只有4h，影响的空间距离不到100km，因此它属中尺度强对流系统。

(3)从天气图上分析，7月12日副高在西进之后有所南落，我市西部山区最高气温均在33-38℃之间，结合地形，形成雷阵雨条件比较好，因此“7•12”雷雨大风是副高边缘的中尺度强对流雷暴云团影响而发生的强对流天气。

2 “7・12”强对流天气成因浅析

2.1 地形效应作用

瑞安位于浙江东南沿海，地形西高东低。飞云江朝东南呈喇叭口型入海。瑞安与平阳交界处的万盘尖、高天顶、双尖山及瑞安西部与文成交界处的平天河、白流尖等山脉高度均在600-1000m之间，西北面与青田交界处的天门岗、巾子山、奇云山；北面与瓯海处的荸荠漳、雪尖山、算盘尖则均在800-1300m之间。7月12日西部山区的最高气温均在33-38℃之间，这使得近地面形成绝对不稳定的层结，这种热力抬升作用十分利于热对流的产生。山区中多湖泊，地表受热不均，造成局地温差，常形成小型的垂直环流，这种上升运动也起到触发机制的作用。强对流系统就在这种特有地理位置中迅速形成。这是“7•12”强对流天气的地形效应。

2.2 副高南落的催化作用

分析三层天气形势，我们可以清楚地看到：7月12日8时至20时，瑞安镇各区域处在副高西侧西南气流影响下，700hpa图上，可以看出20时316线范围有所缩小（图3），500hpa副高的变化不明显，从14时到20时的地面图上1005气压线由14时向东南方明显凸起到20点基本平缓（图4），说明这段时间大气具有不稳定的层结，这是形成对流性天气的基本条件之一。

不可否认的是，在这种有利的天气大背景下，“7•12”强对流云团从生成到结束维持4个小时的重要外因。但从历史上瑞安西部山区形成如此强大的雷雨大风或飑线是非常罕见的，因此，在连续几天高温后副高南落时要密切注意局地强对流天气的发生，应该是今后预测局地突发性强对流天气的主要预报思路。

对流层气温变化的特点篇7

关键词：QDB-04型催化剂；触媒；稳定性

引言

文章介绍了中煤龙化化工公司CO变换工段预变炉QDB-04型耐硫钴钼催化剂的使用特点及再生全过程，反应了QDB-04型耐硫钴钼催化剂在使用和再生期间具有强度高、强度稳定性高、抗粉能力强等特点。

1 QDB-04性催化剂的使用特点

哈尔滨气化厂于1993年开始投产，于2006划转中国中煤能源有限公司，更名中煤龙化哈尔滨煤化工有限公司，简称中煤龙化化工公司，2002年以前中煤龙化化工公司CO变换工段变换炉使用的是A催化剂，A催化剂的特点易粉化，变换炉阻力大，活性衰退快，更换周期短，平均每年多对A催化剂进行筛分处理和更换才能继续使用。2002年中煤龙化化工公司计划更换催化剂。因此催化剂的选型比较关键，不仅需考虑催化剂的强度和抗粉化能力等问题，还要考虑催化剂在较高条件下的活性稳定性和抗水合性等问题[1]。青岛联信化学有限公司生产的QDB系列耐硫变换催化剂被业内知名专家鉴定为综合性能达到国际领先水平，已在国内许多不同工艺流程的煤气化制氨、甲醇或城市煤气装置中得到成功应用[2]。QDB-04催化剂适宜于在以煤或渣油为原料制取合成氨、甲醇合成工艺气和城市煤气的变换工艺过程中使用[3]。于2002年10月开始试用青岛联信化学有限公司生产的强度高并具有大孔结构的QDB-04型催化剂[4]。

QDB-04是一种具有特殊载体并含有新型助剂的CO耐硫变换催化剂，具有强度高、强度稳定性高、抗粉化能力和抗有机硫水解能力强等特点，特别是在高温低硫条件下的变换活性好和活性稳定性好[5]。在运行期间，QDB-04型催化剂床层热点基本保持不变，性能指标可以满足工艺条件要求。也能够满足工艺压力较高和水汽较大的工艺条件的要求。而且床层的阻力降保持不变，说明催化剂在多次的开停车的“折腾”中无破碎和粉化现象，具有较好的强度稳定性，给装置提高产量提供了保障。此外，QDB-04型催化剂的表面和孔容大，孔分布更加合理。

2 QDB-04型催化剂的再生过程

QDB-04型催化剂使用2年左右，床层积累一些杂质。堵塞换热器并带入变换炉催化剂床层，焦油等杂质被催化剂吸附并结块，导致催化剂床层偏流并影响变换炉催化剂的活性[6]。所以将催化剂进行再生。

在粗煤气被切断、并加上了相应的盲板之后，把与触媒重量比为0.1-0.3：1的中压蒸汽通入再生系统，以84℃/h的速率给催化剂床层升温，直到催化剂床层温度为370-400℃时为止，然后继续通蒸汽，直到气流的冷凝液在取样中大致没有杂质为止。

通入工艺空气。空气和蒸汽在再生混合器内充分混合后，含约2%（体积）浓度的空气的混合物进入床层，观察床层温度1小时，可以从床温的变化来观察床层含碳物质的燃烧情况，蒸汽中的空气决不能超过5%。通入的空气量可适量调节，以将床温控制在501℃以下。再生期间一定要避免床层温度暴涨，保证催化剂升温平稳进行。A1预变炉再生全过程温度变化如图。

再生过程进行24小时后，当在出口气体中的不凝性气体中的CO2含量小于2%，而氧气大约15%时可以认为再生过程已经结束，停止通入空气之后，再停蒸汽。QDB-04型催化剂再生结束。

3 结束语

通过对QDB-04型催化剂再生，延长QDB-04型催化剂使用年限，为CO变换工段长期运行打下坚实基础。同时验证了QDB-04型催化剂具有强度高、强度稳定性高、抗粉化能力和抗有机硫水解能力强等特点。QDB-04型催化剂具有变换活性好且变换炉阻力小的特点，可以节省蒸汽并提高装置的生产能力，为企业带来明显的经济效益，有广阔的应用推广价值。

参考文献

[1]王峰.K8-11和QDB-04型变换催化剂在Shell粉煤气化制甲醇装置上的应用[J].中氮肥，2010.

[2]陈延浩.国内外中高压耐硫变换催化剂综述[J].化学工业与工程技术，2010.

[3]刘婕，马墉，纵秋云.新型CO耐硫变换催化剂QDB-04的研发及应用[J].中氮肥，2007.

[4]吴昌祥.QDB-04型耐硫变换催化剂在哈尔滨气化厂的应用[J].工业催化，2006.

对流层气温变化的特点篇8

航空器是在大气层内活动的飞行器，其飞行也就离不开大气。因此，在进一步介绍航空器专业知识前，有必要了解大气的特性，才能更好地掌握和理解飞行的其它相关知识。

在地球引力作用下大气聚集在地球周围。大气层总质量的90%集中在离地球表面15km高度以内，总质量的99.9%集中在距地球表面50km高度以内。在2000km高度以上，大气极其稀薄，并逐渐向行星际空间过渡。大气层没有明显的上限，它的各种特性沿铅垂方向变化很大，其中空气压强和密度都随高度增加而降低，而温度随高度变化的情况则有很大差异。例如，在离地球表面10km高度，压强约为海平面压强的1/4，空气密度只相当于海平面空气密度的1/3。

1．大气的分层

根据大气中温度随高度变化的情况，可将大气层划分为对流层、平流层、中间层、热层和散逸层5个层次（图1）。航空器的主要飞行区域是对流层和平流层。

（1）对流层

大气中最低的一层为对流层，其气温随高度增加而逐渐降低。对流层的上界随地球纬度、季节的不同而变化。就纬度而言，对流层上界在赤道地区平均为16～18km；在中纬度地区平均为9～12km；在南北极地区平均为7～8km。

对流层的主要气象特点为：气温随高度升高而降低；风向、风速经常变化；空气上下对流激烈，严重时甚至导致飞机剧烈颠簸；有云、雨、雾、雪等天气现象。对流层是天气变化最复杂的一层，飞行中所遇到的各种天气变化几乎都出现在这一层中。当气温很低同时空气湿度又大时，甚至还有可能引起飞机外表面结冰，使得气动外形发生变化，从而导致飞机空气动力特性恶化，甚至引起飞行事故。因此，在飞行之前要事先了解当天的天气情况，以确保飞行安全。载人飞机飞行之前及飞行过程中除了要及时关注起降机场和途经地区的天气预报外，部分飞机还能通过机载雷达探测前方云层的情况，以便及时对航线做出调整。

航模的主要飞行区域是在对流层中。通常早、晚两个时间段对流层空气比较稳定，比较适合航模飞行。

（2）平流层

平流层位于对流层的上面，其顶界约为50km，大气主要是水平方向的流动，没有上下对流。随着高度的增加，起初气温基本保持不变（约-60℃）；到20～32km以上，气温升高较快，到了平流层顶界，气温升至5℃左右。平流层的这种气温分布特征，与这一层大气受地面影响较小和存在大量臭氧有关。平流层的主要特点是空气沿铅垂方向的运动较弱，因而气流比较平稳，能见度较好。

（3）中间层

中间层离地球表面50～85km，气温随高度升高而下降，且空气有相当强烈的铅垂方向的运动。当高度升到80km左右时气温降到-100℃左右。

（4）热层

从中间层顶界到离地平面800km之间的一层称为热层，空气密度极小。由于直接受太阳短波辐射，空气处于高度电离状态，温度随高度增高而上升。

（5）散逸层

热层顶界以上为散逸层，是地球大气的最外层，空气极其稀薄，又远离地面，受地球引力很小，因而大气分子不断地向星际空间逃逸。这层内的大气质量只是整个大气质量的10-11。大气外层的顶界约为2000～3000km的高度。

2．大气的特性

大气与飞机空气动力学相关的特性有连续性、粘性和可压缩性。

（1）连续性

气体和流体一样具有连续性。大气是由大量分子组成的，在标准大气状态下，每一立方毫米的空间里含有个2.7×1016个分子。每个分子都有自己的位置、速度和能量。在气体中，分子之间的联系十分微弱，以至于它们的形状仅仅取决于盛装容器的形状（充满该容器），而没有自己固有的外形。

当飞行器在空气介质中运动时，由行器的外形尺寸远远大于气体分子的自由行程（一个空气分子经一次碰撞后到下一次碰撞前平均走过的距离），故在研究飞行器和大气之间的相对运动时，气体分子之间的距离完全可以忽略不计，即可把气体看成是连续的介质。这就是在空气动力学研究中常说的连续性假设。采用连续介质假设后，不仅给描述流体的物理属性和流动状态带来很大方便，更重要的是为理论研究提供了采用强有力的数学工具的可能性。

航天器所处的飞行环境为高空大气层和外层空间，那里空气非常稀薄，空气分子间的平均自由行程很大，气体分子的自由行程大约与飞行器的外形尺寸在同一数量级甚至更大，在此情况下，大气就不能看成是连续介质了。

（2）粘性

大气的粘性是空气在流动过程中表现出的一种物理性质。大气的粘性力是指相邻大气层之间相互运动时产生的牵扯作用力，也叫大气的内摩擦力，即大气相邻流动层间出现滑动时产生的摩擦力。流体的粘性和温度有关，随着温度的升高，气体的粘性将增加，而液体的粘性反而减小。

大气流过物体时产生的摩擦阻力与大气的粘性有关系，因此，大气的粘性与飞机飞行时所产生的摩擦阻力也有很大关系。不同流体的粘性不同，水的粘性是空气的好几百倍。由于空气的粘性很小，因此在空气中低速运动时其摩擦力很不易察觉。但当飞行速度很大时，粘性力的影响就非常明显。速度如果达到3倍声速以上，因摩擦力的作用，空气会对飞行器产生严重的气动加热，导致飞行器结构的温度急剧上升，以至于不得不采用防热层和耐高温材料。

在描述空气粘性对机空气动力学特性的影响时，通常用雷诺数来表示。雷诺数是一个表示流体惯性力和粘性力比值的无量纲量。雷诺数和流体的密度、速度和特征长度（如机翼的弦长）成正比，和流体的粘度成反比。雷诺数较小时，粘性力对流场的影响大于惯性力。关于雷诺数的更进一步的描述，感兴趣的读者可以参考其它相关的书籍。

（3）可压缩性

气体的可压缩性是指当气体的压强改变时其密度和体积改变的性质。不同状态的物质可压缩性也不同。由于液体对这种变化的反应很小，因此一般认为液体是不可压缩的；而气体对这种变化的反应很大，因此一般认为气体是可压缩的物质。

当大气流过飞行器表面时，由行器对大气的压缩作用，大气压强会发生变化，密度也会随之变化。当气流的速度较小时（一般指100m/s以下），压强的变化量较小，其密度的变化也很小，因此在研究大气低速流动的有关问题时，可以不考虑大气可压缩性的影响。但当大气流动的速度较高时，由于可压缩性的影响，使得大气以超声速流过飞行器表面时与低速流过飞行器表面时有很大的差别，在某些方面甚至还会发生质的变化。这时就必须考虑大气的可压缩性。关于高速飞行所引起的空气被压缩，从而导致的一系列飞行器空气动力特性的变化，感兴趣的读者可以参考一些有关的专业书籍。

七、奇妙的升力

前面我们已经了解，飞机要飞上蓝天，产生升力是最为关键的一个要素。为此，有必要和大家一起探讨升力产生的原理。

介绍升力产生的原理之前，先来做一个小小的试验（图2）：手持一张白纸的一端，由于重力作用，白纸的另一端会自然垂下；接下来将白纸拿到嘴前，从纸的上端沿着水平方向吹气。结果看到了一个有趣的现象：白纸不但没有被吹开，垂下的一端反而飘了起来。这是什么原因呢？

此现象涉及到了流体力学的基本原理——伯努利定理：流动的液体或气体中，流动慢的地方压强较大，而流动快的地方压强较小。基于这一原理，白纸上部分的空气被吹动，流动较快，压强比白纸下部分不动空气的压强小，因此白纸被托了起来。

伯努利定理在很多其它的场合也有应用，足球比赛中的“香蕉球”便是一例。发角球时，脚法好的队员可以使足球绕过球门框和守门员，直接飞入球门，由于足球的飞行路线是弯曲的，形似一只香蕉，因此叫做“香蕉球”。这股使足球运动方向偏转的神秘力量也来自于空气的压力差（图3）。因为足球在踢出后向前飞行的同时还绕自身的轴线旋转，所以在足球的两个侧面相对于空气的运动速度不同，所受到的空气压力也不同，正是这种压力差使得足球以弧线运动，从而蒙蔽了守门员，飞入球门。

基于伯努利定理了解了流速和压强的关系之后，我们再来看看机翼上的升力是怎么产生的。首先来看机翼的剖面——翼剖面，通常也称为翼型，是指沿平行机对称平面的切平面切割机翼所得到的剖面，如图4和图5所示。翼型最前端的一点叫“前缘”，最后端的一点叫“后缘”，前缘和后缘之间的连线叫“翼弦”，翼弦与相对气流速度ν之间的夹角α叫“迎角”。

如果要想在翼型上产生空气动力，必须让它与空气有相对运动，或者说必须有具有一定速度的气流流过翼剖面。大部分机翼的翼型，其上表面凸出，下表面平坦。将这样一个翼型放在流速为ν的气流中（如图5所示），假设翼型有一个不大的迎角α，当气流流到翼型的前缘时，被分成上下两股分别流经翼型的上、下翼面。由于翼型的作用，当气流流过上翼面时流动通道变窄，气流速度增大，压强降低，并低于前方气流的大气压；而气流流过下翼面时，由于翼型前端上仰，气流受到阻拦，且流动通道扩大，气流速度减小，压强增大，并高于前方气流的大气压。因此，在上下翼面之间就形成了一个压强差，从而产生了一个向上的合力R。这个合力的垂直向上的分量即为升力Y，向后的分力即为阻力D。机翼产生升力的这一原理，还在帆船中得到了广泛的应用，能够帮助帆船逆风行驶，如图6所示。读者可以自己分析一下，帆船能够逆风航行的原因。

机翼上产生升力的大小，与翼型的形状和迎角有很大关系，迎角不同产生的升力也不同。一般来说，不对称的流线翼型在迎角为零时仍可产生升力；而对称翼型和平板翼型这时产生的升力却为零。随着迎角的增大，升力也会随之增大，但当迎角增大到一定时，气流就会从机翼前缘开始分离，尾部会出现很大的涡流区，这时，升力会突然下降，而阻力却迅速增大，这种现象称为“失速”，如图7所示。失速刚刚出现时的迎角叫“临界迎角”。飞机不应在接近或大于临界迎角的状态飞行，否则会产生失速，严重时造成飞行事故。关于失速的相关问题，将在后面进行详细介绍。

八、翼型

如上节所述，机翼的升力来源于气流作用在机翼上、下表面的压力差。而这种压力差则直接取决于机翼的翼型。翼型还会影响空气阻力的大小。翼型的升力和阻力特性的好坏，对航模性能的影响很大。要想得到性能优良的航模，首先要选择好的翼型。

1. 翼型的描述

从翼型的设计和分析来说，可以将它看成是由中弧线和基本厚度翼型叠加而成的。

与翼型上、下表面等距离的点所组成的曲线称为中弧线，即翼型上下表面弧线内切圆圆心的连线（图8）。中弧线与上表面和下表面的外形线在前端的交点称为前缘；在后端的交点称为后缘；前缘和后缘端点的连线称为弦线，这也是测量迎角的基准线；中弧线和弦线的间隔称为弯度，其最大值的位置称为最大弯度位置。

另外，翼剖面在中弧线垂直的方向测量到的上表面和下表面的距离称为翼型厚度，其最大值称为最大厚度。对于普通的翼剖面，将垂直于弦线(除去前缘附近)的上下表面的距离作为翼型厚度差别也不大。翼型厚度沿弦线的变化称为厚度分布。翼型的最大厚度与弦长的比值即相对厚度。比如，厚度10%的翼型，表示最大厚度和弦长的比是10％。

接下来对用于描述翼型的几个常用的关键要素做一简单归纳（图9）。

（1）前缘、后缘

翼型中弧线的最前点和最后点分别称为翼型的前缘和后缘。

（2）弦线、弦长

连接前缘、后缘的直线称为弦线。弦线被前缘、后缘所截长度称为弦长，用c表示。

（3）弯度

a. 最大弯度

中弧线坐标y的最大值ymax称为最大弯度，简称弯度，以f表示。相对弯度定义为弯度f与弦长c之比，以表示，即＝f/c。

b. 最大弯度位置

最大弯度的x坐标，称为最大弯度位置，以xf表示。最大弯度位置与弦长之比称为最大弯度的相对位置，以表示，即＝xf/c。

（4）厚度

a. 最大厚度

通常将翼型的基本厚度坐标y的最大值的2 倍称为最大厚度，以t表示，简称厚度。最大厚度与弦长之比称为最大相对厚度，以表示，即=t/c。

b. 最大厚度位置

最大厚度的x坐标称为最大厚度位置，以xt表示。最大厚度位置与弦长之比称为最大厚度的相对位置，以表示，即=xt/c。

（5）前缘半径

翼型前缘曲率圆的半径称为前缘半径，以r1表示。前缘半径与弦长之比称为前缘相对半径，以=r1/c表示。

（6）后缘角

翼型后缘上、下两弧线切线的夹角称为后缘角，以Γ表示。

2.翼型的分类

翼型的种类很多，国内外有不少国家机构和个人研制了多种翼型，这其中大部分翼型适用机，也有少部分是专门针对航模而研制的。航模上常用的翼型，有双凸翼型、平凸翼型、对称翼型、凹凸翼型和S形翼型5大类。

（1）双凸翼型

双凸翼型的上、下弧线都向外弯曲，中弧线向上弯曲，如图10所示。这类翼型阻力通常较其他类型的翼型小，升阻比（翼型产生的升力和阻力的比值，也是翼型性能的一个重要参数）也小，安定性也较好。双凸翼型大都用于要求阻力小的竞速模型机翼上，也可用于要求具有良好操纵性能的遥控特技模型机翼上以及像真模型机翼上。

（2）平凸翼型

平凸翼型的上弧线向上弯曲，下弧线较为平直，中弧线向上弯曲，如图11所示。从严格意思上讲，平凸翼型的下弧线很难做到完全平直，因此实际上也是双凸翼型的一种，只是为了加以强调其下弧比较平坦而专门列为一类。这类翼型的稳定性比较好，制作和调整也比较容易，但升阻比不大，常用于初级遥控模型机翼以及弹射模型机翼和竞时模型尾翼。

（3）对称翼型

对称翼型的上下弧线对称，中弧线与翼弦重合成一根直线，如图12所示。从严格意思上讲，对称翼型也是双凸翼型的一种。这类翼型的升力很小，阻力很小，升阻比也很小，但安定性很好。由于这种翼型是对称的，因此在迎角等于0°时，不产生升力，只有在一个不大的迎角下，才能产生一定的升力。这类翼型大都用在要求阻力很小、升力不大的竞速模型机翼上及要求具有良好操纵性能（既要正飞，又要倒飞）的线操纵特技或遥控特技模型的机翼上。

（4）凹凸翼型

凹凸翼型的上、下弧线和中弧线，都向上弯曲，如图13所示。这类翼型升力大、阻力大，升阻比较大，且俯仰力矩也非常大。这里所说的俯仰力矩是翼型的升力对翼型焦点所产生的力矩，即通常为使飞机低头的力矩。焦点是飞机空气动力学和飞行力学中一个非常重要的概念，关于焦点的物理含义，将在后面进行详细介绍。大家先记住，低速翼型的焦点一般位于前缘后面1/4弦长处。这类翼型常用在低速的竞时模型和室内模型的机翼上。凹凸翼型薄而弯，要达到机翼所必需的强度，就得有较好的结构方式，因此制作比较困难。

（5）S翼型

S翼型的中弧线形状像横放的S翼型，如图14所示。但这种翼型一般很难从翼型的轮廓上看出S形，需要画出中弧线后才能看出。S翼型通常用于没有水平尾翼的飞翼式模型上。

以上的分类只是为了便于记忆和辨认的非常粗略的分类。在观察一个翼型时，最重要的是找出它的中弧线，然后再看中弧线两旁厚度分布的情形。中弧线弯曲的方式和程度大致决定了翼型的特性，弧线越弯升力系数就越大。在进行模型设计时要想更准确地了解和比较翼型的空气动力特性，还需要获得不同雷诺数下翼型的升力、阻力和俯仰力矩随迎角变化的曲线。这些曲线可以通过专门的分析软件(如Profili软件)计算得到，也可以通过风洞试验获得。图15为Clark Y 12% 翼型的外形。图16～图19为该翼型的升力、阻力、升阻比和俯仰力矩随迎角变化的曲线。

3．翼型选取的一般规律

影响翼型空气动力性能的主要因素是：翼型中弧线的弯曲度和形状、中弧线最高点距前缘的距离以及翼型的厚度和厚度分布。翼型中弧线弯曲度越大，在相同迎角下升力越大，阻力也稍微增大；在迎角变化时，空气动力的压力中心位置变化也越大，使得模型飞机的安定性变差。中弧线形状一般都是椭圆形的一段或是抛物线的一部分。中弧线呈横放的S形的翼型，在不同的迎角下其压力中心的变化非常小，能提高飞机和模型飞机的安定性。翼型的厚度主要影响阻力，一般来说厚度越大阻力越大。

选择翼型是一件非常专业的工作，既要进行分析也要结合实践经验。选择时应主要考虑升力，但也要综合考虑阻力、升阻比和俯仰力矩的大小，还要考虑模型所需的安定性和操纵性，以及结构制作的简单性，并保证机翼具有足够的强度和不易变形等方面的要求。

对于航模及一些小型无人机，选择翼型时一般要求升阻比大；最大升力系数高；最小阻力系数小；低阻范围宽；失速过程缓和。这类翼型的外形特点是头部丰满，最大厚度靠前。

在选择航模或小型无人机翼型时，通常还应该遵循以下几个翼型基本规律：

（1）要先确定航模或小型无人机的用途、大小、重量、速度，再根据翼面负载、雷诺数来选择合适的翼型；

（2）薄翼型阻力小，且失速特性不佳，不适合大迎角飞行，但适合较高速度飞行；

（3）厚翼型虽然阻力稍大，但升力特性较好，不易失速；

（4）对于特技型航模可选用对称翼型，以满足正飞和倒飞的需要；

（5）对行速度低、特技性能要求高的航模，应优先考虑选用前缘半径较大的翼型；

（6）对于模型滑翔机要优先考虑选择升阻比大的双凸或平凸翼型，以增加滑翔比；

（7）对于竞时模型，由于需要尽可能长的留空时间，增加升力并保证一定的升阻比是关键，因此需要选择升力大的凹凸翼型；

（8）对于竞速模型，由于需求达到最大的飞行速度，减小机翼的阻力是关键，因此通常选择双凸翼型。

4．航模常用翼型

航空发展100多年来，相当多的机构及个人对翼型进行了非常系统的研究，已有非常多的翼型供设计者使用。翼型的名称，一般用研究机构的名称或设计者的名字缩写加上数字来表示。这其中与航模有关的比较重要的机构及个人有：

（1）NACA：美国国家航空咨询委员会NACA（即美国太空总署NASA的前身），有一系列翼型研究，比较有名的翼型是“四位数”翼型及“六位数”翼型。NACA翼型很好辨认其特征。如NACA2412，第一个数字2 代表中弧线的相对弯度是2%，第二个数字4 代表中弧线最大弯度位于从前缘算起40%弦长的位置，第三、四数字12 代表翼型的最大厚度是弦长的12%。

（2）哥庭根：德国哥庭根大学对低速翼型有一系列的研究，所研究的翼型在遥控模型滑翔机和自由飞模型上非常适用。

（3）Eppler：德国的Eppler教授最初研究滑翔机翼型，后期改研发航模翼型。

对流层气温变化的特点篇9

【关键词】高层建筑；采暖系统；建筑节能；

随着我国市场经济的不断发展，城市开发建设也进人了一个十分繁荣的阶段，高层建筑正以极快的速度在各大城市蓬勃兴起。由于它的来势较快，许多采暖配套设施还没有跟上，这样，对于高层建筑采暖是否能够满足人们日常生活需要以及能否做到节约能源，合理利用资源，是暖通专业技术人员急需解决的难题。

采暖系统设计包括热负荷计算、水力计算、相关设备选型以及系统的运行与调节等。通过系统结构的合理设计、平衡阀的正确选择和整个系统智能控制三方面的考虑实现了供暖形式的多样化，设备选择的新型化，控制系统的智能化，运行过程的节能化。

1 采用低温热水地板辐射采暖

本设计方案充分利用该楼的附加热源95～70℃热水，在低区采用散热器采暖系统。对于主要功能房间均采用低温热水地板辐射采暖，热源来自地热热源井。低温热水地板辐射采暖供水温度≤6O℃，在传送过程中热量损失少，仅此项就可节省30％的能源，同时具有温度分布均匀、卫生条件好、舒适性高、室内空气对流小、避免了灰尘的飞扬、室内环境清洁、热损失少、节能效果显著等优点。这样可以对能源充分利用，达到能源的充分、合理分配应用。

2 应用动态平衡调节技术

由于地热热源井的地热水水质不易得到保证，为了防止室内管网受到腐蚀，特别是地热盘管更应注意这一问题，本设计方案采用地热间接供暖，即通过设置换热器将室内网与室外网分开，保证了室内二次网运行的稳定与独立。为了解决远端压降过大、近端压降过小的问题，采用动态平衡调节技术 在各个回水立管底部设置压力控制自动平衡阀。它主要起到两方面的作用：一方面，当采暖系统其他环路发生变化时，自身环路关键点压差并不随之发生变化，当自身的动态阀门(如温控阀、电动调节阀)开度不变时，流量保持不变；另一方面，当外界环境负荷变化导致系统自身环路变化时，通过动态水力平衡设备的作用，使关键点压差并不发生变化，此时自身其他并联支路的流量也不发生变化。

3 应用高低层直连供暖技术

对于高层采暖系统，需突出解决高区回水与低区回水的处理问题。传统方法是将高区回水与低区回水分两路送回换热间，而本设计方案采用高、低层直连供暖。

3.1 采用高低层直接供暖须解决的问题。

3.1.1 高区供暖系统的加压泵只能给高区提供适当的流量和适当的压头，不能过量，防止发生对低区的抢水现象；

3.1.2 高区和低区无论在运行状态还是在停运状态，高区的高压压力不能传递到低区，否则会影响低区的安全，造成低区暖气片超压；

3.1.3 高区热用户要充满水，不能有气。

3.2 高低层直接供暖实现过程与方法。

当系统运行时，高区加压泵将低区的供水送人高区的热用户，通过自力式流量控制阀对高区供热系统的流量控制和恒定功能，防止了高区加压泵对低区产生抢水现象的发生；自动消除系统富裕压头的功能，将高区的循环水压力降低到安全压力流入低区，保证了低区运行状态时的安全；自动消除系统富裕压力的实质是增加了自力式流量控制阀的自身阻力，将富裕压力保留在高区，从而满足了高区用户系统的充水高度。当系统停运时，由于静压作用，高区供水管道中的水在向低区倒流时，会由于止回阀的关闭而封闭在高区；高区回水管中的水在向低区流动使低区压力升高时，稳压阀的阀后压力会瞬间增高，当达到设定值时稳压阀自动关闭，将高区的回水也封闭在高区。这样，在加压泵、止回阀、自力式流量控制阀、稳压阀的共同协作下，形成了一种高层建筑与低层建筑直连供暖的新的供热形式。

采用此方法进行高低层的直连供暖，在不改变原来供热系统运行方式、运行参数和运行工况的情况下，只增加几种价格低廉的供热设备配合使用，就可以实现高低区的压力隔绝，运行起来互不影响，与以往的其他方式相比，此种方案具有简单、经济、实用的特点。

4 采用自动控制系统

由于建筑的采暖热负荷随着室外气候变化而变化的，为了达到供为所需和节能的目的，采用了气候补偿器智能控制。补偿器智能控制可根据室外气候温度变化，由用户设定不同时间的室内温度要求，按照设定的曲线求出恰当的供水温度、自动控制供水温度，实现供热系统供水温度的气候补偿，也可以通过室内温度传感器根据室温调节供水温度实现室温补偿，还具有限定最低回水温度的功能。本设计方案是在地下室换热站设置气候补偿器自动控制高区低温热水采暖系统。这样使得系统功能齐全、运行可靠、操作维护简便。

5 采用补水泵变频调速定压方式

设置系统定压装置的目的是使系统能在稳压状态下运行，保证系统内不倒空、不汽化。本设计方案中采用补水泵变频调速定压方式。与补水泵连续运行定压相比较，节省补水泵系统上调节阀的节流损耗。对于间歇运行的补水泵定压，因补水泵启动频繁，不但影响补水泵寿命，而且多耗费了电能。水泵在启动时，由于电机的定子、转子的转差大，通常电机的启动电流约为额定电流的6～7倍，进而其启动功率约比额定功率大30％左右。由于变频器可以使补水泵在额定电流下启动，且启动频率不频繁，因此变频调速定压比起问歇运行定压，省电效果明显与气体定压罐比较，特别是供热规模较大，定压罐容积较大时，补水泵变频调速定压方式在经济上也是占优势的。

根据补水泵变频调速变压的调节规律，在旁通管增加电磁阀。此时压力给定，由压力传感测出循环泵旁通管上的被调压力值，将其压力信号反馈与给定压力比较，若不等则由调节器计算出变频器的输入电流，变频根据输入电源，自动将频率调至其相应值。变频器将频率输出信号传给补水泵进而改变补水泵转速。调节补水量使恒压点压力维持在给定值，当系统压力值低于下限时，补水泵启动进行补水，当压力值超过上限值，电磁阀自动启动泄至补水箱。

6 采用热用户端智能控制系统

针对我国建筑采暖系统单纯采用机械设备控制方式，对负荷变化不能做出及时调整，造成采暖房间常常出现冷热不均，同时运行费用较高。本设计采用采暖系统热用户端智能控制系统，该系统主要实现四方面的调节：平衡调节(包括水力平衡和热力平衡)、峰谷调节、蓄热调节、余量调节。通过这几方面的调节可以使运行流量始终处于经济流量，减少运行成本，降低建筑能耗和电能消耗，高质量地满足人们对室内热环境舒适性要求，适应了采暖系统与建筑节能相匹配的发展趋势。本方案设计从采暖系统结构的合理设计、平衡阀的正确选择和整个系统智能控制三方面人手解决高层建筑采暖系统水力失调的问题，也是降低系统运行成本，取得良好经济效果的有力手段。

对高层建筑采暖系统形式的选择，应本着经济适用、节能环保的理念，确定合理方案，使高层采暖达到理想效果。

参考文献

对流层气温变化的特点篇10

关键词: 流化床气化炉 特点 发展方向

一、前言

我国“富煤、少油、缺气”的能源状况，决定了煤炭在我国的能源消费结构中始终占据着重要的地位。作为煤化工和洁净煤的重要单元技术―煤炭气化技术,在化工、冶金、机械及城市燃气供应等多个方面已有广泛应用，在国民经济中占有十分重要的地位。区别于常见的固定床和气流床气化炉，流化床气化技术以碎煤为原料(小于6mm)，具有操作温度适中，煤气易于净化，投资低，原料适应性宽等特点，因此愈来愈受到重视。

流化床气化炉中，颗粒呈流态化状态，从而消除了固体颗粒间的内摩擦力，使颗粒具备了流体的性质，提高了其传热、传质性能。早在《天工开物》中已有使用的记载[1]。用于煤气化生产时，已经开发的炉型有温克勒（Winkler）、高温温克勒（HTW）、U-gas、KRW、循环流化床、恩德炉及灰熔聚炉。

二、流化床气化炉的结构

1、外部结构

虽然不良的流化现象――腾涌和沟流，是由于操作过程中静床层高度和床径的不当比例引起的，但是，腾涌一般发生在高径比大的床层中，沟流一般发生在大直径床层中，流化床反应器的构造必须有合适的高径比。同时，为了延长物料的停留时间和降低出口煤气的温度，流化床气化炉一般都设置了扩大段，且扩大段的直径一般要比浓相段的直径略大。

2、分布板的型式

作为流化床反应器的核心构件，设计良好的分布板，对颗粒的均匀流化起着举足轻重的地位。

在材料的选择上，金属和陶瓷各有优势，陶瓷能耐腐蚀气体和高温，但对热冲击或热膨胀应力的强度极低，并且，由于陶瓷易磨蚀，使用过程中锐孔会逐渐扩大，进而影响气速和流化效果。而由于气化剂对分布板的冷却作用，金属分布板可耐受腐蚀气体和高的炉温，所以，从强度和总的经济考虑，一般选用金属分布板。

由于在大直径床层中的负荷较重，平板受压弯曲无法预测，而弧形板较耐重负荷和热应力。同时，因为鼓泡和沟流优先产生于靠近流化床的中心位置，凹型板比凸型板有更好的纠正趋向，所以分布板一般设计为凹型。

当分布板为单孔板时，气化剂由底部中心集中进入，在物料中形成喷泉，和物料的下降运动共同组成内部环流，也称之为喷射流化床，此床层的压降比一般流化床要低，床内横向的传热、传质也较一般的流化床要好；但是床层密度有显著的波动，且易引起沟流和腾涌。当分布板有较多进气孔时，低气速下床层密度的变化可忽略不计，且气泡较小，气固相接触较为密切且气体沟流较少。

为使气化剂经过锐孔后的流量均匀，分布板必须有足够的压降。如果孔径过大，气速将会变小，物料将会泄漏进入气室；反之，将引起沟流现象。一般来说，锐孔喷射后的动能应为床层重量阻力的1/2或3/4。同时，开孔率过高，又会提高分布板的压降，这样，增加动力消耗的同时，也阻碍了两层或多层间的固体颗粒循环。

分布板沿一般与气化炉内壁垂直布置，Winkler炉的气化剂则通过6个侧向喷嘴进入流化床。

3、开工喷嘴

用于气化炉的升温或者烘炉操作。根据所用燃料的不同，有不同的结构。设计时必须注意以下几点：

（1）为防止在管线中形成爆炸性混合物，燃料和空气在炉内方可混合；

（2）如燃料为煤层气，因耗氧量过大，应考虑气体的预混结构[2]；

（3）如燃料为油，则有雾化片、旋流片和分油嘴三部分组成；

（4）正常生产时，喷嘴均应通入保护性气体

4、进料方式

流化床气化炉因其炉温低且颗粒停留时间短，故要求使用反应活性高的煤，如褐煤、长焰煤等。为确保煤的流态化，一般进料粒度为0―10mm；为确保进煤系统的通畅及气化效率和氧耗，含水量最高不超过12%；为确保进煤系统通畅，进煤管线一般配有吹送气，气源为氮气、二氧化碳、空气或者循环煤气；此外，为提高入炉煤的温度，进煤管线一般配有蒸汽夹套。

同时，为了减少进煤对物料层及气流场的影响，Winkler气化炉沿炉体的圆周互成180°或120°设置二到三个进料口，使得煤在浓相段得以均匀分布。

5、炉温的提升

因流化床气化炉的反应温度必须低于煤灰的软化温度，在此温度下，还原反应进行不够彻底，且煤气产品中CO2含量较高，为有效解决这一问题，常有以下三种途径：

1）、稀相段加入二次风

在床面上部的稀相区引入二次蒸汽和氧气，这样，一是降低了上升气流速度以延长停留时间，以便进一步反应和分离气体中的夹带物；二是促进反应，该区域温度比流化床内操作温度高200℃左右，使气体中夹带的细灰继续气化反应，密相段产生的甲烷和高碳化合物进一步燃烧和裂解；三是此处的高温将“软性”的夹带煤粉变成了砂型的半焦粉，对余热锅炉的磨损会增强。当使用低活性煤时，二次气化可显著改善气化效率。采用该做法的有Winkler炉、恩德炉。

2）、中心射流产生局部高温

除分布板进气维持床内正常流化外，再由中心管（位于分布板中央的排灰口处）进入氧/汽比较大的气流，其目的是在床底中心区产生局部高温，使未燃的碳燃烧气化，使煤中的灰分在软化而未熔融的状态下，相互团聚而黏结成含碳量较低的球状灰渣，直到球状灰渣不能被上升气流托起时，便被有选择性的排出炉外。从而提高了炉内物流的含碳量。

这种团聚排灰的方式，与传统的固态和液态排渣方式不同。与固态排渣相比，降低了灰渣中的碳损失；与液态排渣相比，减少了灰渣带走的显热损失，从而提高了气化过程的碳利用率，是煤气化排渣技术的重大发展。

3）、提高入炉煤和气化剂的温度

因气化过程的目标反应C＋CO2＝2CO-172kJ/mol，C＋H2O＝CO＋H2-131kJ/mol均为吸热反应，因此提高入炉原料的温度对炉温的提高有实际意义。具体做法有入炉煤管线伴热、提高蒸汽温度、入炉空气或者氧气预热等。

4）、提高气化炉的操作温度

流化床的操作温度必须小于T2，当气化低活性煤时，且含有较多的碱土金属氧化物时，加入石灰，可提高灰熔点，从而提高炉温，采用该做法的有HTW炉。

6、排渣方式

流化床气化炉的灰渣温度和炉内物料温度几乎相等，为回收其中显热，实现顺畅排渣，大致有湿态排渣和干态排渣两种方法。

1）、湿态排渣

渣斗中充水，对灰渣直接进行冷却，该法对灰渣冷却彻底，避免了高温灰渣对排渣系统设备、管线及阀门的冲刷和磨损，使得灰渣能够顺利排出，灰水和煤气的洗涤水一起沉淀、过滤后即可循环使用。但灰渣经此高温急冷后，不适宜做建材。采用此排渣方式的有U-gas气化炉、

2）、干态排渣

灰渣经间接降温后，排出炉体。而为了回收灰渣的显热，可采用水夹套或者耐磨衬里的方式。后者只能耐热不能降温，而前者可有效回收热量，因此，前者比后者更加有吸引力，但实际运行中，因为灰渣急速冷却，容易在渣斗内壁形成挂壁。且灰渣对内壁磨损严重，使得渣斗发生泄漏的现象时有发生。

根据耐磨衬里耐冲刷、耐磨损而不能降温的特点，在渣斗上部加喷淋水管线，对灰渣进行降温，避免渣斗内部的挂壁现象，也缓减了磨损现象。同时，副产的蒸汽又返回气化炉内参加气化反应。但在升温或者烘炉的过程中，需考虑冷凝水的排出及喷嘴的保护。

7、炉顶降温装置

因流化床气化炉的床层相对固定床较薄，且气速较高，所以出口煤气温度较高（几乎和床温一致），且携带大量细灰，为了防止熔融的飞灰堵塞余热锅炉的管子，必须使煤气出口温度低于灰熔点。常用以下方法进行处理：

1）、水冷壁进行降温

用水冷壁降温较为平稳，同时可以副产蒸汽。

2）、直接用喷淋水进行降温

此法水和含尘煤气直接接触产生蒸汽，对温度有较好的控制，产生的蒸汽亦可参加炉内反应，但因喷淋水只能降温，不能降热，过多的使用，可能会增加气体总流量从而对后系统冲刷严重，并且气体温度过低，蒸汽的转化率也将大打折扣，因而此处的温度一般控制在950℃左右。升温或者烘炉的过程中，也必须保护好喷嘴。

8、飞灰处理系统

Winkler炉的炉顶细灰经单级旋风除尘器分离后，并未返回气化炉，而是和灰渣一起送往辅助锅炉作为燃料。

其他的流化床气化炉的细灰经两级或者旋风除尘器分离，第一级的出料返回气化炉重新反应，第二级除尘器的出料回收后，另做他用。

三、结论

1、“上吐下泻”的问题有待于彻底解决

由于炉内物料混合均匀，而生产煤气客观要求炉内必须保持还原性气氛，也就是炉内物料必须保持较高的含碳量，这就使得一般流化床气化炉底渣和炉顶飞灰残炭量高，即所谓的“上吐下泻”。虽然中心射流和选择排灰，实现了灰渣和碳的分离，也就是说降低了灰渣中的残炭率，对“下泻”的避免有积极的意义。但是，飞灰的治理并没有实际的效果。有人认为原因在于流化床内部的还原性气氛，应该将其返回到喷射区，即氧化区内。

2、开发流化床加压气化技术

压力提高后，临界流化速度将会减小；对床层阻力的影响很小；为维持床层膨胀高度不变，需要增加气体流速，也使得气体在床内的停留时间相应的增加；加压流化较均匀，气泡含量很小，颗粒往复运动均匀；带出物的量和尺寸都减小了。并且，生产强度约与压力增加的平方根成正比。而且加压气化提高了煤气的压力，减少了后续工段的压缩功耗。

3、借鉴先进经验，提高流化床的气化效率

目前，流化床开发较好的技术如中心射流产生局部高温、稀相段加入二次风、提高气化炉的反应温度、湿态排渣等，应将这些好的做法加以耦合，从而切实提高流化床的气化效率。