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火星全大气模式与沙尘活动模拟研究:回顾与展望

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科学通报 2024年第8期69卷 1058-1067页

作者：周旭魏勇吴兆朋任志鹏谭宁范斯腾何飞戎昭金闫丽梅王誉棋范开高佳维中国科学院地质与地球物理研究所中国科学院地球与行星物理重点实验室北京100029 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049 中国科学院地质与地球物理研究所中国科学院新生代地质与环境重点实验室北京100029 南方科技大学地球与空间科学系深圳518055

基于火星全大气模式的数值模拟研究有助于深入理解火星陆面-大气-空间环境多圈层相互耦合过程,是当今国际研究热点.模式对整个火星大气区域气象要素的描述亦可作为保障火星探测活动顺利开展的重要参考依据.沙尘活动显著影响着火星气候... 详细信息

基于火星全大气模式的数值模拟研究有助于深入理解火星陆面-大气-空间环境多圈层相互耦合过程,是当今国际研究热点.模式对整个火星大气区域气象要素的描述亦可作为保障火星探测活动顺利开展的重要参考依据.沙尘活动显著影响着火星气候与天气变化,也对火星表面探测器可造成巨大安全威胁.对沙尘活动及其影响完善的模拟是目前全大气模式开发与研究工作中的重点之一.本文回顾了火星全大气模式的发展历程,概述了其构建方法,总结了相关科研成果,多角度论述了自主发展火星全大气模式的重要科研与工程价值,建议以火星沙尘活动为重点研究方向,牵引我国火星全大气模式的自主研发.模式的开发与应用涉及行星科学、空间科学、大气科学、计算机科学多领域协同合作.其开发过程势必带动我国行星科学全面发展,为相关研究领域积累经验、储备人才.

关键词：火星全大气模式数值模拟火星沙尘暴火星多圈层耦合

强制对流对高压套管油介质中乙炔分子传质过程的影响

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电机与控制学报 2024年第4期28卷 31-40页

作者：陈图南李康邱宗甲韩冬张国强中国科学院电工研究所北京100190 中国科学院大学北京100049

为优化对高压套管进行油中溶解气体分析时的取样质量,提升分析结果的代表性和准确性,提出一种对高压套管中的绝缘油施加强制对流的方法,通过向绝缘油施加速度场促进油中溶解气体的传质过程,进而改善油中溶解气体分析的取样质量。从仿真... 详细信息

为优化对高压套管进行油中溶解气体分析时的取样质量,提升分析结果的代表性和准确性,提出一种对高压套管中的绝缘油施加强制对流的方法,通过向绝缘油施加速度场促进油中溶解气体的传质过程,进而改善油中溶解气体分析的取样质量。从仿真计算和实验验证2个方面对绝缘油中溶解乙炔气体传质过程进行研究。首先分析无强制对流情况下气体的传质过程,并测量气体从故障源到取样口的时间;然后分析在强制对流情况下气体的传质过程并测量了传质时间,在此基础上讨论气体传质时间缩短的原因;最后探究不同强制对流动作周期对传质过程影响的程度。研究成果能够为高压套管在线监测装置的研发提供参考。

关键词：高压套管油中溶解气体分析乙炔传质强制对流

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基于高通量定量PCR与高通量测序技术研究城市湿地公园抗生素抗性基因污染特征

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环境科学 2024年第1期45卷 576-583页

作者：黄福义周曙仡聃潘婷周昕原苏建强张娴中国科学院城市环境研究所城市环境与健康重点实验室福建省流域生态重点实验室厦门361021 中国科学院大学北京100049 中国科学院华南植物园退化生态系统植被恢复与管理重点实验室广州510650

城市湿地公园是城市湿地保护与利用的重要实践,具有重要的生态系统服务价值.抗生素抗性基因(ARGs)作为一种新污染物,在水体环境中普遍存在,是当前环境研究和公众关注热点.基于高通量定量PCR与16S rRNA基因高通量测序技术,深入研究了厦... 详细信息

城市湿地公园是城市湿地保护与利用的重要实践,具有重要的生态系统服务价值.抗生素抗性基因(ARGs)作为一种新污染物,在水体环境中普遍存在,是当前环境研究和公众关注热点.基于高通量定量PCR与16S rRNA基因高通量测序技术,深入研究了厦门城市湿地公园水体环境中抗生素抗性基因的种类、丰度水平和分布特征.结合微生物群落特征和水质理化性质,阐释了城市湿地公园抗生素抗性基因污染的影响因子和驱动机制.结果表明,城市湿地公园水体环境总共发现了217种抗生素抗性基因,丰度水平高达6.48×10^(9)copies·L^(-1),抗性基因呈现出丰度较高、种类多样以及普遍共存的特点,城市湿地公园是抗生素抗性基因分布的重要热区和存储库;Marivivens、NS5_marine_group和Planktomarina等9种微生物是41种抗生素抗性基因的潜在携带者,微生物群落结构对城市湿地公园水体环境抗性基因变化的单独解释量达到了51%,因此微生物群落是城市湿地抗生素抗性基因赋存和演化最重要的驱动力.基于研究结果,暗示着城市湿地公园水体环境抗生素抗性基因具有潜在水生态安全及人类健康风险,应该加强城市湿地公园水体环境微生物污染研究与控制.

关键词：高通量城市湿地抗生素抗性基因(ARGs) 水环境新污染物

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三维球床几何稀疏条数长特征线加速方法

原子能科学技术 2024年第3期58卷 654-661页

作者：郭建郭炯李富严睿邹杨中国科学院上海应用物理研究所上海201800 清华大学核能与新能源技术研究院先进核能技术协同创新中心先进反应堆工程与安全教育部重点实验室北京100084

特征线法具有非常强的几何适应性,可用于三维球床高温气冷堆全堆芯求解,但存在迭代次数多、计算速度慢的缺点。本文将长特征线加速方法应用于三维球床高温气冷堆以解决非规则几何数值加速的问题,基于三维模型特征线布置较二维模型稠密... 详细信息

特征线法具有非常强的几何适应性,可用于三维球床高温气冷堆全堆芯求解,但存在迭代次数多、计算速度慢的缺点。本文将长特征线加速方法应用于三维球床高温气冷堆以解决非规则几何数值加速的问题,基于三维模型特征线布置较二维模型稠密的分析,提出了稀疏条数长特征线加速方法,极大地减少了加速方程的计算量,在不降低角度离散精度的前提下,获得了非常好的加速效果。通过基准题对加速参数的选取方式进行了研究,条数稀疏度取3~5、长特征线长度取2.0 cm左右、加速迭代步取20~60步可获得良好的加速效果。小型轻水堆三维基准题和球床堆芯简化模型的计算结果表明,采用稀疏条数长特征线加速可获得7倍左右的时间加速比,此时对应的迭代步加速比为20倍左右。

关键词：球床高温气冷堆特征线法长特征线加速方法中子输运

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基于散斑场退化补偿的水下鬼成像

光学学报 2024年第6期44卷 42-51页

作者：李育亮齐金泉陈明亮邓陈进邵学辉陶邦一韩申生中国科学院上海光学精密机械研究所量子光学重点实验室上海201800 中国科学院大学材料与光电研究中心北京100049 宇航智能控制技术国防科技重点实验室北京100089 自然资源部第二海洋研究所卫星海洋环境动力学国家重点实验室浙江杭州310012 中国科学院大学杭州高等研究院物理与光电工程学院浙江杭州310024

针对水下鬼成像重构质量下降、分辨率退化的问题,分析水体对散斑场传播的作用,提出在重构计算前将参考臂散斑进行校正的方法,以实现对物臂散斑场的退化补偿,进而提高水下鬼成像的成像质量。首先根据近似的S-S(SahuShanmugam)散射相函数... 详细信息

针对水下鬼成像重构质量下降、分辨率退化的问题,分析水体对散斑场传播的作用,提出在重构计算前将参考臂散斑进行校正的方法,以实现对物臂散斑场的退化补偿,进而提高水下鬼成像的成像质量。首先根据近似的S-S(SahuShanmugam)散射相函数和Wells模型推导得到调制传递函数,用来描述水体对散斑的退化作用;然后对参考臂散斑场进行校正补偿,使参考臂散斑与物臂散斑具有相同的退化程度以恢复关联性;最后采用校正后的参考臂散斑进行图像重构。从理论上证明了所提方法在二阶关联计算中会使得图像退化加剧,而在基于伪逆的重构计算中则可以有效提高图像分辨率、改善图像质量。通过仿真和实验验证了理论模型的正确性,该研究为远距离水下目标鬼成像图像恢复提供了新的思路。

关键词：海洋光学水下鬼成像散斑场退化补偿水体调制传递函数二阶关联伪逆

基于色谱-质谱联用的暴露组学分析方法和研究范式的新进展

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色谱 2024年第2期42卷 109-119页

作者：由蕾孙国皓于迪刘心昱许国旺中国科学院大连化学物理研究所中国科学院分离分析化学重点实验室辽宁省代谢组学重点实验室辽宁大连116023 中国科学院大学北京100049

人类疾病的发生、发展受环境因素和遗传因素的共同影响,仅从遗传基因角度开展研究,不能有效地揭示疾病的发生机制,因而近年来环境因素对疾病发生、发展的影响受到了学界的广泛关注。暴露组学关注个体一生中所有暴露因素的测量,以及这些... 详细信息

人类疾病的发生、发展受环境因素和遗传因素的共同影响,仅从遗传基因角度开展研究,不能有效地揭示疾病的发生机制,因而近年来环境因素对疾病发生、发展的影响受到了学界的广泛关注。暴露组学关注个体一生中所有暴露因素的测量,以及这些暴露因素与疾病建立联系的机制,为推动人类健康与环境因素之间的关系研究提供了新思路。由于外源性化学物质具有数量众多、理化性质各异、在体内含量极低等特性,对其进行测量会面临诸多挑战。基于色谱-质谱联用的暴露组分析技术兼具色谱的高效分离能力和质谱的高分辨率、高灵敏度特性,可以实现暴露组的高覆盖、高通量、高灵敏度检测,已成为暴露组学研究的主要分析技术。基于色谱-质谱联用的暴露组学分析方法主要包括靶向定量分析、可疑物筛查和非靶向筛查。除此之外,为了探究环境暴露与疾病发生、发展的关系,研究者发展了包括暴露组关联研究、混合暴露研究以及暴露组学与多组学(基因组学、转录组学、蛋白质组学、代谢组学)关联研究等的多种研究范式,这些方法的出现为暴露组学研究带来了空前的发展前景。本文综述了基于色谱-质谱联用技术的暴露组学分析方法和暴露组学研究范式,并对暴露组学的未来发展进行了展望。

关键词：色谱-质谱暴露组学代谢组学多组学关联研究综述

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富春江水库浮游植物功能群变化的成因

环境科学 2024年第1期45卷 181-193页

作者：张萍王炜朱梦圆国超旋邹伟许海朱广伟中国科学院南京地理与湖泊研究所湖泊与环境国家重点实验室南京210008 杭州市生态环境局淳安分局杭州311700

为探究富春江水库浮游植物群落结构的演替特征、水华风险机制及关键影响因素,分别于2020年8月和11月与2021年1月和4月在富春江库区及上下游11个断面采样分析浮游植物、浮游动物群落结构及相关理化指标,对浮游植物进行功能群(FG)分类,并... 详细信息

为探究富春江水库浮游植物群落结构的演替特征、水华风险机制及关键影响因素,分别于2020年8月和11月与2021年1月和4月在富春江库区及上下游11个断面采样分析浮游植物、浮游动物群落结构及相关理化指标,对浮游植物进行功能群(FG)分类,并应用非度量多维尺度分析(NMDS)和冗余分析(RDA)等统计方法探讨功能群变化的影响因素.结果发现,富春江水库浮游植物可分为18个功能类群,其中10个为优势类群;功能群的组成存在显著时空差异:空间上,库区上游江段主要以小环藻(Cyclotella)为代表的C类群和以沟链藻(Aulacoseira)为代表的P类群占优,与该江段中富营养混合水体的环境特征相符;富春江库区仍以P类群为主,但沿程优势度逐渐减小;库区下游江段MP类群逐渐占优,且在钱塘江口占据绝对优势,反映了感潮河流扰动频繁、浊度较高的环境特征;季节上,夏季功能群类型最为丰富,为P+L0+J+M+S1+H1+MP型,除了全年都占优的沟链藻为代表的P类群,还包括多个以蓝藻和绿藻为代表的类群,反映出生境多变、生产力旺盛的水环境特征;秋季演替以长孢藻(Dolichospermum)为代表的H1类群占优,总体为P+H1,反映了水量减少、流态趋于静止的水环境特征;冬季小环藻的突增,C类群占据优势,总体为P+C,反映出换水减弱、富营养化加剧的环境条件变化;而春季类群又逐渐丰富,为C+D+P+MP,也反映出降雨增多、气温升高引起的河流生境多变的环境背景特征.根据C-R-S生长策略分析,R策略类群是富春江水库浮游植物的主导类群,与富春江流域各江段高干扰、低胁迫的总体生境特征吻合.RDA分析表明,水温、浮游动物生物量、高锰酸盐指数、流量、总氮和总磷与浮游植物功能群组成显著相关(P<0.05),温度和流态是影响富春江水库浮游植物功能群时空差异的主导因素,浮游动物是影响浮游植物功能群时空差异的关键因素.研究表明,水文气象过程对富春江流域浮游植物群落结构影响至关重要,夏季高温季节流态变化可能是诱发富春江库区蓝藻水华的关键因子;降低藻类水华的风险,应在河流氮磷负荷控制的基础上,充分考虑水利调度的协同控制.

关键词：浮游植物功能群流态气温河流型水库浮游动物

6.X nm下一代极紫外多层膜技术研究进展

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中国激光 2024年第7期51卷 151-163页

作者：李笑然唐何涛赵娇玲李丰华上海大学微电子学院上海200072 中国科学院上海光学精密机械研究所薄膜光学实验室上海201800

集成电路的生产主要依靠光刻技术为主的工艺体系,采用波长为13.5 nm光源的极紫外光刻是当前最先进的商用规模量产光刻技术,为集成电路的发展带来前所未有的进步。根据瑞利判据,为进一步提高分辨率,以波长6.X nm为光源的下一代“超越极... 详细信息

集成电路的生产主要依靠光刻技术为主的工艺体系,采用波长为13.5 nm光源的极紫外光刻是当前最先进的商用规模量产光刻技术,为集成电路的发展带来前所未有的进步。根据瑞利判据,为进一步提高分辨率,以波长6.X nm为光源的下一代“超越极紫外”光刻成为研究热点。多层膜反射镜是极紫外光刻机光学系统中的关键器件,其反射率和寿命决定光刻机的曝光效率与成像质量。综述了6.X nm多层膜的研究进展,对近年来6.X nm波段的极紫外光源以及多层膜的设计、制备和表征等方面进行了介绍和分析。重点阐述了6.X nm多层膜的界面优化方法,并讨论了多层膜在工程应用中的老化和性能衰减等问题,对面向未来商业应用的方向做出了展望。旨在为我国从事先进光刻等相关研究工作的学者、工程师等提供重要参考。

关键词：先进光刻超越极紫外多层膜反射率界面工程

一种轴径双向分离式电磁线圈驱动装置的结构响应特性

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物理学报 2024年第13期73卷 44-51页

作者：丛源涛王秋良程军胜熊玲孙建中国科学院电工研究所北京100190 中国科学院大学电子电气与通信工程学院北京100049

为了避免传统一体化驱动结构在运行过程中容易出现骨架断裂失效等不稳定现象.本文根据典型一体化驱动结构在运行过程中的应力应变,结合加速实验后出现内壁裂痕的一体化驱动结构的耐压放电测试,分析确定一体化驱动结构存在的不稳定因素,... 详细信息

为了避免传统一体化驱动结构在运行过程中容易出现骨架断裂失效等不稳定现象.本文根据典型一体化驱动结构在运行过程中的应力应变,结合加速实验后出现内壁裂痕的一体化驱动结构的耐压放电测试,分析确定一体化驱动结构存在的不稳定因素,初步设计了一种轴径双向分离式模块化的新型驱动结构,对新结构在运行过程中的电磁及结构响应等展开有限元仿真分析.在相同激励条件下,新型驱动结构内壁上的应力应变远小于一体化结构,同时一体化驱动结构的内壁上的最大形变约为10-2m量级,而新型驱动结构在运行过程中内壁上的最大形变降低至10^(-5)—10^(-6)m量级.结果表明新结构能够在保证推进性能的前提下,降低内壁和相间隔板的应力应变及变形程度,提高了结构的可靠性,能够为电磁线圈驱动结构的设计优化提供一定参考和借鉴.

关键词：电磁推进线圈推进结构响应有限元分析