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CAS-ESM2.0 Successfully Reproduces Historical Atmospheric CO_(2) in a Coupled Carbon−Climate Simulation

Advances in Atmospheric Sciences 2024年第4期41卷 572-580页

作者： jiawen zhu Juanxiong HE Duoying JI Yangchun LI He ZHANG Minghua ZHANG Xiaodong ZENG Kece FEI Jiangbo JIN International Center for Climate and Environment Sciences Institute of Atmospheric PhysicsChinese Academy of SciencesBeijing 100029China Collaborative Innovation Center on Forecast and Evaluation of Meteorological Disasters(CIC-FEMD) Nanjing University of Information Science&TechnologyNanjing 210044China College of Global Change and Earth System Science Beijing Normal UniversityBeijing 100875China State Key Laboratory of Atmospheric Boundary Layer Physics and Atmospheric Chemistry Institute of Atmospheric Physics Chinese Academy of SciencesBeijing 100029China School of Marine and Atmospheric Sciences Stony Brook UniversityNY 11790USA University of Chinese Academy of Sciences Beijing 100049China

The atmospheric carbon dioxide(CO_(2))concentration has been increasing rapidly since the Industrial Revolution,which has led to unequivocal global warming and crucial environmental change.It is extremely important to investigate the interactions among atmospheric CO_(2),the physical climate system,and the carbon cycle of the underlying surface for a better understanding of the Earth system.Earth system models are widely used to investigate these interactions via coupled carbon-climate simulations.The Chinese Academy of Sciences Earth System Model version 2(CAS-ESM2.0)has successfully fixed a two-way coupling of atmospheric CO_(2)with the climate and carbon cycle on land and in the ocean.Using CAS-ESM2.0,we conducted a coupled carbon-climate simulation by following the CMIP6 proposal of a historical emissions-driven experiment.This paper examines the modeled CO_(2)by comparison with observed CO_(2)at the sites of Mauna Loa and Barrow,and the Greenhouse Gases Observing Satellite(GOSAT)CO_(2)product.The results showed that CAS-ESM2.0 agrees very well with observations in reproducing the increasing trend of annual CO_(2)during the period 1850-2014,and in capturing the seasonal cycle of CO_(2)at the two baseline sites,as well as over northern high latitudes.These agreements illustrate a good ability of CAS-ESM2.0 in simulating carbon-climate interactions,even though uncertainties remain in the processes involved.This paper reports an important stage of the development of CAS-ESM with the coupling of carbon and climate,which will provide significant scientific support for climate research and China’s goal of carbon neutrality.

关键词： CAS-ESM atmospheric CO_(2) coupled carbon-climate simulation emissions-driven CMIP6 experiment

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Trend in seasonal amplitude of northern net ecosystem production:Simulated results from IAP DGVM in CAS-ESM2

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Atmospheric and Oceanic Science Letters 2024年第2期17卷 45-51页

作者： jiawen zhu Xiaodong Zeng International Center for Climate and Environment Sciences Institute of Atmospheric PhysicsChinese Academy of SciencesBeijingChina Collaborative Innovation Center on Forecast and Evaluation of Meteorological Disasters(CIC-FEMD) Nanjing University of Information Science&TechnologyNanjingChina University of Chinese Academy of Sciences BeijingChina

北方陆地净生态系统生产力(NEP)具有明显的季节变化特征,这是大气CO_(2)季节变化的关键驱动.研究这些碳循环过程并理解潜在的驱动因素是气候研究的一个关键问题.本文利用第二代中国科学院地球系统模式(CAS-ESM2)中的全球植被动态模型(IA... 详细信息

北方陆地净生态系统生产力(NEP)具有明显的季节变化特征,这是大气CO_(2)季节变化的关键驱动.研究这些碳循环过程并理解潜在的驱动因素是气候研究的一个关键问题.本文利用第二代中国科学院地球系统模式(CAS-ESM2)中的全球植被动态模型(IAPDGVM),研究了1990-2014年北方NEP(40°-90°N)的季节振幅及其变化趋势.在初始化试验的基础上,本文开展了一个控制试验来评估模拟的北方NEP季节幅度的变化趋势,同时开展了三个敏感性试验来研究气候和大气CO_(2)的贡献.结果表明:1990-2014年,模拟的北方NEP季节振幅显著增加,趋势为9.69万吨碳/月/年,这主要是由于最大NEP增加所致.当分别排除CO_(2)施肥效应和气候效应时,上述增加趋势大大减弱.这些显著的减少表明大气CO_(2)和气候变化对北方NEP的季节性振幅有重要影响.尽管模式存在不确定性,但这些结果有利于进一步提升IAPDGVM对陆地碳循环的精确模拟,也为CAS-ESM研究碳-气候相互作用的应用提供了重要参考.

关键词：净生态系统生产力北方陆地生态系统季节变化幅度 CO_(2)施肥效应气候效应

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Comprehensive Study on the Influence of Evapotranspiration and Albedo on Surface Temperature Related to Changes in the Leaf Area Index

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Advances in Atmospheric Sciences 2015年第7期32卷 935-942页

作者： zhu jiawen ZENG Xiaodong International Center for Climate and Environment Sciences Institute of Atmospheric PhysicsChinese Academy of Sciences University of Chinese Academy of Sciences Collaborative Innovation Center on Forecast and Evaluation of Meteorological Disasters Nanjing University of Information Science & Technology

Many studies have investigated the influence of evapotranspiration and albedo and emphasize their separate effects but ignore their interactive influences by changing vegetation status in large amplitudes. This paper focuses on the comprehensive influence of evapotranspiration and albedo on surface temperature by changing the leaf area index （LAD between 30^-90~N. Two LAI datasets with seasonally different amplitudes of vegetation change between 30^-90~N were used in the simulations. Seasonal differences between the results of the simulations are compared, and the major findings are as follows. （1） The interactive effects of evapotranspiration and albedo on surface temperature were different over different regions during three seasons [March-April-May （MAM）, June-July-August （JJA）, and September-October-November （SON）], i.e., they were always the same over the southeastern United States during these three seasons but were opposite over most regions between 30°-90°N during JJA. （2） Either evapotranspiration or albedo tended to be dominant over different areas and during different seasons. For example, evapotranspiration dominated almost all regions between 30^-90~N during JJA, whereas albedo played a dominant role over northwestern Eurasia during MAM and over central Eurasia during SON. （3） The response of evapotranspiration and albedo to an increase in LAI with different ranges showed different paces and signals. With relatively small amplitudes of increased LAI, the rate of the relative increase in evapotranspiration was quick, and positive changes happened in albedo. But both relative changes in evapotranspiration and albedo tended to be gentle, and the ratio of negative changes of albedo increased with relatively large increased amplitudes of LAI.

关键词： surface temperature evapotranspiration albedo leaf area index comprehensive influence

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基于淀粉原料的食品3D打印研究进展

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食品科学 2024年第3期45卷 257-265页

作者：朱莹莹仵华君朱嘉文石振兴邹亮申瑞玲么杨郑州轻工业大学食品与生物工程学院河南郑州450001 中国农业科学院作物科学研究所北京100000 河南工业大学粮油食品学院河南郑州450001 农业农村部粮食作物基因资源评价利用重点实验室北京100081

三维(three dimensional,3D)打印又称增材制造,是一种通过数字化控制实现对产品的个性化设计和精准造型的新兴制造技术。近年来,基于其在定制化食品生产中的优势,3D打印技术在食品加工行业,尤其是个性化定制食品加工领域,引起越来越多... 详细信息

三维(three dimensional,3D)打印又称增材制造,是一种通过数字化控制实现对产品的个性化设计和精准造型的新兴制造技术。近年来,基于其在定制化食品生产中的优势,3D打印技术在食品加工行业,尤其是个性化定制食品加工领域,引起越来越多的关注。淀粉是人类饮食尤其是以植物性饮食为主的东方饮食结构的重要组成部分。淀粉特殊的理化性质包括流变特性、水合特性和凝胶性质等,使其在流出喷嘴和打印成型方面具备天然优势,进而在食品3D打印中具有巨大的应用潜力。本文从淀粉3D打印中常用的打印设备类型、常见淀粉原料的打印工艺、淀粉材料理化性质与其打印性能的关联、淀粉改性对其3D打印产品的品质改善、淀粉3D打印产品的后处理以及打印对淀粉结构的影响等方面,综述了基于淀粉原料的食品3D打印研究进展,并展望了相关领域的发展前景和趋势。

关键词：淀粉原料热挤压3D打印理化性质打印性能淀粉改性

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人类新生突变的起源、特征及其对子代健康的影响

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中国细胞生物学学报 2024年第4期46卷 811-825页

作者：周俊朱佳雯王铖胡志斌南京医科大学生殖医学与子代健康全国重点实验室南京211166 南京医科大学公共卫生学院流行病学系南京211166 南京医科大学生物医学工程与信息学院生物信息学系南京211166

除来自祖先的遗传变异外,人类还携带了每一世代新产生的突变,即新生突变。近年来,基于“父-母-子代”核心家系设计的高通量测序研究初步解析了这些新生突变的起源和特征,并且发现新生突变是多种疾病(例如神经发育障碍、先天性心脏病等)... 详细信息

除来自祖先的遗传变异外,人类还携带了每一世代新产生的突变,即新生突变。近年来,基于“父-母-子代”核心家系设计的高通量测序研究初步解析了这些新生突变的起源和特征,并且发现新生突变是多种疾病(例如神经发育障碍、先天性心脏病等)发生的重要原因。因此,该文就人类新生突变的起源、特征以及对子代健康的影响进行综述,以期为新生突变的进一步研究提供思路。

关键词：新生突变突变起源子代健康

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Changes in the seasonal amplitude of northern ecosystem productivity under future global warming

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Atmospheric and Oceanic Science Letters 2023年第3期16卷 1-6页

作者： jiawen zhu Xiaofei Gao Xiaodong Zeng International Center for Climate and Environment Sciences Institute of Atmospheric PhysicsChinese Academy of SciencesBeijingChina Collaborative Innovation Center on Forecast and Evaluation of Meteorological Disasters(CIC-FEMD) Nanjing University of Information Science&TechnologyNanjingChina University of Chinese Academy of Sciences BeijingChina

观测显示过去几十年北半球大气二氧化碳季节幅度大幅增加,这主要是由北半球陆地净生态系统生产力季节幅度的增加所致。但是,因为气候变化和植被动态的不确定性,未来陆地净生态系统生产力季节幅度的变化还很不清楚.本工作利用全球植被动... 详细信息

观测显示过去几十年北半球大气二氧化碳季节幅度大幅增加,这主要是由北半球陆地净生态系统生产力季节幅度的增加所致。但是,因为气候变化和植被动态的不确定性,未来陆地净生态系统生产力季节幅度的变化还很不清楚.本工作利用全球植被动力学模式研究了全球变暖背景下北纬45°以北陆地净生态系统生产力季节幅度的变化.作者做了两大类试验:当代试验(1981-2000)和CMIP5RCP8.5变暖情景驱动的未来试验(2081-2100).结果显示,在RCP8.5变暖情景下北半球中高纬陆地净生态系统生产力季节幅度整体增加,这是因为陆地净生态系统生产力的月最大值增加且月最小值减小.最大(最小)陆地净生态系统生产力的增加(减小)是由于总初级生产力的增加强(弱)于生态系统总呼吸,总初级生产力和生态系统总呼吸的变化都主要受地表气温和植被动态的驱动.本工作强调了植被动态对北半球中高纬陆地生态系统碳循环的关键调制作用,也强调了在地球系统模式中包含全球植被动力学模式的重要性。

关键词：陆地生态系统碳循环全球变暖植被动态碳循环的季节变化

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中国归因于饮酒的食管癌疾病负担分析与预测:基于1990—2019年中国疾病负担的年龄-时期-队列研究

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肿瘤 2024年第2期44卷 158-168页

作者：陈思念曾智朱嘉雯何艺娟朱迪陆地南京中医药大学卫生经济管理学院江苏南京210023

目的:基于对中国归因于饮酒的食管癌疾病负担近30年来(1990—2019年)的数据整理与分析,探索如何加强公共卫生政策的制定与管理,从而控制该疾病所带来的疾病负担。方法:基于全球疾病负担(Global Burden of Disease,GBD)2019研究数据库数... 详细信息

目的:基于对中国归因于饮酒的食管癌疾病负担近30年来(1990—2019年)的数据整理与分析,探索如何加强公共卫生政策的制定与管理,从而控制该疾病所带来的疾病负担。方法:基于全球疾病负担(Global Burden of Disease,GBD)2019研究数据库数据,采用死亡率及失能调整生命年(disability-adjusted life years,DALYs)等指标评估中国归因于饮酒的食管癌疾病负担情况;应用Joinpoint回归软件和年龄-时期-队列模型方法分析疾病负担趋势以及死亡率随年龄、时期和队列的时间变化趋势;运用贝叶斯年龄-时期-队列分析对2020—2030年中国归因于饮酒的食管癌死亡率进行预测。结果:1990—2019年,中国归因于饮酒的食管癌死亡人数由3.38万例上升为6.19万例,标准化死亡率由3.95/10万逐年下降至3.04/10万;DALYs由93.40万人年上升至151.26万人年,DALYs率由101.36/10万下降至71.39/10万。2019年,中国归因于饮酒的食管癌死亡人数和DALYs均在65~69岁年龄组达到峰值,其中男性死亡5.88万例,标准化死亡率为6.21/10万,女性死亡0.31万例,标准化死亡率为0.31/10万,死亡率和DALYs率均随着年龄的增长不断提升。Joinpoint回归分析结果显示,总体归因于饮酒的食管癌死亡率的平均年度变化百分比(average annual percent change,AAPC)为-0.97%[95%置信区间(confidence interval,CI):-1.2%~-0.8%],其中女性死亡率的AAPC为-2.32%(95%CI:-2.6%~-2.1%),男性死亡率的AAPC为-0.81%(95%CI:-1.0%~-0.6%);归因于饮酒的食管癌死亡率年龄-时期-队列模型分析显示死亡率的净漂移值为-1.301%(95%CI:-1.577%~-1.025%,P<0.05),预测在2020—2030年期间,归因于饮酒的食管癌死亡率负担将稳定增加。结论:与整个食管癌疾病负担趋势相比,中国归因于饮酒的食管癌的疾病负担下降较慢,男性群体疾病负担高于女性,中老年群体的疾病负担高于青年,预计未来几年中国归因于饮酒的食管癌死亡率负担将稳定增加,提示相关部门应在重视对男性、中老年群体干预的同时,加强对全人群的健康科普教育工作和公共卫生政策的制定,提高居民食管癌的“三早”预防意识以及防范患病风险因素的意识。

关键词：食管癌饮酒死亡率 DALYs 疾病负担

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Changes in Global Vegetation Distribution and Carbon Fluxes in Response to Global Warming:Simulated Results from IAP-DGVM in CAS-ESM2

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Advances in Atmospheric Sciences 2022年第8期39卷 1285-1298,I0002-I0010页

作者： Xiaofei GAO jiawen zhu Xiaodong ZENG Minghua ZHANG Yongjiu DAI Duoying JI He ZHANG International Center for Climate and Environment Sciences Institute of Atmospheric PhysicsChinese Academy of SciencesBeijing 100029China University of Chinese Academy of Sciences Beijing 100049China Collaborative Innovation Center on Forecast and Evaluation of Meteorological Disasters Nanjing University of Information Science and TechnologyNanjing 210044China School of Marine and Atmospheric Sciences Stony Brook UniversityNY 11790USA School of Atmospheric Sciences Sun Yat-Sen UniversityGuangzhou 510275China College of Global Change and Earth System Science Beijing Normal UniversityBeijing 100875China

Terrestrial ecosystems are an important part of Earth systems,and they are undergoing remarkable changes in response to global warming.This study investigates the response of the terrestrial vegetation distribution and carbon fluxes to global warming by using the new dynamic global vegetation model in the second version of the Chinese Academy of Sciences(CAS)Earth System Model(CAS-ESM2).We conducted two sets of simulations,a present-day simulation and a future simulation,which were forced by the present-day climate during 1981-2000 and the future climate during 2081-2100,respectively,as derived from RCP8.5 outputs in CMIP5.CO_(2)concentration is kept constant in all simulations to isolate CO_(2)-fertilization effects.The results show an overall increase in vegetation coverage in response to global warming,which is the net result of the greening in the mid-high latitudes and the browning in the tropics.The results also show an enhancement in carbon fluxes in response to global warming,including gross primary productivity,net primary productivity,and autotrophic respiration.We found that the changes in vegetation coverage were significantly correlated with changes in surface air temperature,reflecting the dominant role of temperature,while the changes in carbon fluxes were caused by the combined effects of leaf area index,temperature,and precipitation.This study applies the CAS-ESM2 to investigate the response of terrestrial ecosystems to climate warming.Even though the interpretation of the results is limited by isolating CO_(2)-fertilization effects,this application is still beneficial for adding to our understanding of vegetation processes and to further improve upon model parameterizations.

关键词： global warming vegetation distribution carbon flux leaf area index surface air temperature

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复合材料机身结构多学科优化设计

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飞行器强度研究 2024年第1期 55-60页

作者：卢杰聂小华王海燕杰常亮朱家文中国飞机强度研究所强度与结构完整性全国重点实验室西安710065

在翼身融合飞机机身结构优化设计阶段,为了充分考虑各学科之间的耦合与影响,针对多学科响应分析协调、多学科约束统一等问题,提出了一种兼顾结构、气动、噪声等多个学科的结构优化设计方案,建立了以结构重量为目标函数,以结构尺寸为设... 详细信息

在翼身融合飞机机身结构优化设计阶段,为了充分考虑各学科之间的耦合与影响,针对多学科响应分析协调、多学科约束统一等问题,提出了一种兼顾结构、气动、噪声等多个学科的结构优化设计方案,建立了以结构重量为目标函数,以结构尺寸为设计变量,考虑多个学科设计约束的优化模型,确定了以序列无约束极小化方法为求解优化问题的数学算法。将整套优化方案运用于翼身融合复合材料机身结构的优化设计,经过优化设计,各个学科的约束函数均得到满足,机身的半结构重量减少了6.9%,为翼身融合构型民机轻量化设计提供技术储备。

关键词：翼身融合民机多学科优化设计复合材料多约束

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迷迭香提取液的抗菌研究

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许昌学院学报 2024年第2期43卷 79-82页

作者：魏泉增孙佳龙房靖晶朱佳文许昌学院食品与药学院河南省食品安全生物标识快检技术重点实验河南许昌461000

为揭示迷迭香中鼠尾草酚、咖啡酸、香叶木素、泽兰黄酮、迷迭香酚、鼠尾草酸、木樨草酸、芹菜素、槲皮素抗菌能力的交互作用,进行迷迭香提取液抗菌实验.以抑菌圈为响应值,均匀实验设计,采用逐步二项式算法建立模型.结果表明,模型相关系... 详细信息

为揭示迷迭香中鼠尾草酚、咖啡酸、香叶木素、泽兰黄酮、迷迭香酚、鼠尾草酸、木樨草酸、芹菜素、槲皮素抗菌能力的交互作用,进行迷迭香提取液抗菌实验.以抑菌圈为响应值,均匀实验设计,采用逐步二项式算法建立模型.结果表明,模型相关系数R=0.976,说明模型预测能力强,迷迭香的抗菌活性主要由芹菜素、鼠尾草酚、泽兰黄酮决定.这为迷迭香的抗菌方面的应用提供了理论基础.

关键词：迷迭香均匀实验设计抑菌模型

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