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二氧化碳海洋封存数值模拟的开题报告

开题报告

题目：二氧化碳海洋封存数值模拟

一、研究背景

随着全球工业化和人口增长，温室气体排放量不断增加，导致全球气候不稳定和环境污染。二氧化碳是最常见的温室气体之一，占据着温室气体总排放量的三分之二以上。为了应对全球气候变化，减缓二氧化碳的排放，太阳能、风能等新能源不断涌现，但完全取代传统能源需要时间和技术上的进一步发展。在能源结构还未得到根本性改变之前，将二氧化碳海洋封存成为广受关注的方案之一。

二氧化碳海洋封存是将二氧化碳通过管道输送到海底深处，然后将其封存于地质层中的一种技术手段。相较于陆地封存，海洋封存技术具有更大的储存空间和更长的封存时间，但是海洋封存技术也存在一定的环境风险，如封存层内二氧化碳的泄漏和对生态环境的可能潜在影响等。因此，进行二氧化碳海洋封存的数值模拟成为研究该技术的重要手段之一。

二、研究意义

二氧化碳海洋封存数值模拟可以通过模拟不同的海洋环境和封存方案，评估封存方案的可行性，提供决策支持。同时，数值模拟可以预测封存层的稳定性、二氧化碳泄漏风险、对生态环境的潜在影响等问题，为二氧化碳封存技术的发展提供重要的技术支持。

三、研究内容和方法

1.研究内容

（1）建立二氧化碳海洋封存数值模型，包括物理模型和数学模型。

（2）开展数值模拟，基于数值方法对不同的封存方案进行模拟，分析封存方案对海洋环境和生态环境的影响。

（3）评估二氧化碳泄漏风险和对生态环境的影响。

2.研究方法

（1）建立物理模型，考虑二氧化碳的输运、封存层的性质、岩石的吸附特性等因素。

（2）建立数学模型，基于Navier-Stokes方程、连续方程等基本方程和状态方程、渗流理论等辅助方程，描述海洋和封存层内的动态和稳态特征。

（3）采用数值模拟方法，基于有限元方法、有限体积法等数值求解方法，对建立的数学模型进行求解。

（4）基于模拟结果，分析封存方案对海洋和生态环境的影响，评估封存方案的可行性和可持续性。

四、预期成果

（1）建立二氧化碳海洋封存数值模型，包括物理模型和数学模型。

（2）开展不同封存方案的数值模拟，分析封存方案对海洋环境和生态环境的影响。

（3）评估封存方案的可行性和可持续性，并提出优化建议。

五、研究进度安排

2019年6月-2019年8月：文献调研

2019年9月-2019年11月：建立物理模型和数学模型

2019年12月-2020年2月：开展数值模拟，分析封存方案的影响

2020年3月-2020年5月：评估封存方案的可行性和可持续性，并提出优化建议

2020年6月-2020年8月：论文撰写和答辩

六、参考文献

1.IPCCspecialreportonemissionsscenarios

2.Leifer,I.,Luyendyk,B.,Boles,J.,Clark,J.,Kvenvolden,K.,Valentine,D.,etal.(2005).NaturalHydrocarbonSeepagefromtheSantaBarbaraChannel,OffshoreCaliforniaImplicationsfortheGeochemicalFateofMetalsintheMarineEnvironment.ChemistryEcology,21(2),91–108.

3.Luyendyk,B.,Sorlien,C.,Stephens,C.,Hamilton,P.,Klotsko,S.(2005).SeafloorseepageofmethaneoffCentralCalifornialinkedtoPleistoceneclimatechange.GSAToday,15(3),4–10.

4.Biastoch,A.,B?ning,C.W.,Scheinert,M.,Lutjeharms,J.R.E.(2008).RisingAntarcticBottomWaterFlowtotheSouthernOceanAmbiguitiesintheBottomForcing.JournalofPhysicalOceanography,38(5),1195–1207.

5.Grevstad,P.,Moe,H.R.(2004).Acuteandsubchroniceffectsofproducedwaterbaritesandoil/hydrocarbonsoncod(Gadusmorhua).Environment