地质封存CO2泄漏的非稳态扩散：影响因素与分布规律

本文主要探讨了地质封存过程中二氧化碳(CO2)泄漏的非稳态扩散行为，这是碳捕集与封存技术中的一个重要课题。碳捕集与封存技术是一种旨在减少温室气体排放的重要策略，然而，泄漏检测的挑战性促使科学家们采用数值模拟方法来深入研究这一过程。研究者马登龙和邓建强，以及张早校教授合作，针对地质封存环境中的CO2扩散，特别关注了不同垂直风廓线形式、大气条件（如层结稳定性、风速和温度）、地形因素以及地表粗糙度等因素对泄漏扩散结果的影响。 研究发现，尽管不同风廓线下的CO2泄漏扩散模式大体相似，但在垂直方向上，CO2的体积分数存在微小差异。层结稳定性越高，意味着大气对泄漏气体的扩散起到了促进作用，使得泄漏更易发生和扩散。风速增大时，CO2达到扩散稳定状态所需的时间缩短，但稳定的CO2体积分数相对较小。随着大气温度上升，同一高度上稳定的CO2体积分数增加，有利于垂直扩散。地表粗糙度的增加则加剧了垂直湍流的形成，当水平扩散减弱时，CO2达到稳定所需的时间会相应延长。 这项研究不仅提供了理解CO2泄漏扩散机制的关键见解，还为优化泄漏监测策略和防止地质封存中的环境风险提供了重要的数据支持。通过这些数值模拟结果，工程师和政策制定者可以更好地预测和控制潜在的泄漏事件，确保碳封存项目的有效性和安全性。此外，该研究也展示了数值模拟在解决复杂工程问题中的重要作用，尤其是在环境科学和技术领域。