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间接型光谱成像仪相对光谱响应函数标定方法

物理学报 2024年第12期73卷 108-117页

作者：李潇潇李娟柏财勋畅晨光郝雄波文镇清王鹏冲冯玉涛中国科学院西安光学精密机械研究所光谱成像技术重点实验室西安710119 中国科学院大学北京100049 山东理工大学物理与光电工程学院淄博255000

间接型光谱成像仪通常采用面阵探测器作为光电转换器件,探测器像元间光谱响应的不一致性会导致采集到的目标光谱失真,所以标定和修正像元间光谱响应的不一致性是提升间接型光谱成像仪光谱辐射测量精度的重要手段.本文以干涉光谱成像仪为... 详细信息

间接型光谱成像仪通常采用面阵探测器作为光电转换器件,探测器像元间光谱响应的不一致性会导致采集到的目标光谱失真,所以标定和修正像元间光谱响应的不一致性是提升间接型光谱成像仪光谱辐射测量精度的重要手段.本文以干涉光谱成像仪为例,分析了系统像元间相对光谱响应不一致对目标光谱辐射测量准确性的影响,提出了基于傅里叶变换调制定标源的间接型光谱成像仪全系统相对光谱响应函数测量方法,并建立了相对光谱响应函数标定的数理模型.仿真分析结果表明,理想无噪声时,像元间1%的相对光谱响应不一致性会对复原光谱造成1.02%的相对误差,经过相对光谱响应校正后,不同行复原光谱的相对误差降至0.08%.最后,仿真分析了相对光谱响应不一致性在不同光谱信噪比下的校正效果.该方法可提高间接型光谱成像仪光谱测量的准确性和一致性.

关键词：间接型光谱成像仪傅里叶变换光谱仪相对光谱响应定标

长波红外差分干涉仪光栅低温安装结构设计与优化

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光学精密工程 2024年第2期32卷 171-183页

作者：吴阳冯玉涛韩斌武俊强孙剑中国科学院西安光学精密机械研究所陕西西安710119 中国科学院大学北京100049

长波红外差分干涉仪在低温工况下会因光学元件受到非均匀应力作用产生干涉条纹的畸变,从而降低干涉仪系统性能。本文为解决低温工况干涉条纹弯曲畸变问题,基于长波红外差分干涉仪光机系统进行了干涉条纹畸变影响因素分析,结合光-机-热... 详细信息

长波红外差分干涉仪在低温工况下会因光学元件受到非均匀应力作用产生干涉条纹的畸变,从而降低干涉仪系统性能。本文为解决低温工况干涉条纹弯曲畸变问题,基于长波红外差分干涉仪光机系统进行了干涉条纹畸变影响因素分析,结合光-机-热耦合分析方法,对干涉仪系统低温工作状态进行仿真。随后设计了针对影响条纹畸变的关键元件——光栅元件的低温微应力动态稳定支撑安装结构,结构优化后的光栅表面面形均方根(Root Mean Square,RMS)值为3.89×10^(-2) nm,面形峰谷值(Peak to Valley,PV)值为2.21×10^(-1) nm,分别较优化前初始系统的分析结果减小了5个数量级,系统仿真干涉条纹畸变小于1个探测器像元。全系统低温验证试验表明,优化结构可有效抑制干涉条纹畸变,畸变量小于2个探测器像元,试验与仿真计算结果一致性较好,验证了优化分析方法的有效性。该优化方案对提升反射式光学系统结构低温稳定性,提高系统工作能力有较大意义和价值。

关键词：微应力装夹干涉条纹畸变低温光机结构优化光-机-热耦合面形拟合

探究超薄Bi_(2)MoO_(6)纳米片高效光催化CO_(2)还原活性

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分子催化（中英文） 2024年第2期38卷 121-129,I0002页

作者：兰钰婕梁卿黄晓卷毕迎普张亚军中国科学院兰州化学物理研究所羰基合成与选择氧化国家重点实验室甘肃兰州730000 中国科学院大学北京100049

铋系层状半导体材料凭借其独特的表面特性在光催化领域得到广泛的研究及应用,然而在光催化反应过程中光生电荷迁移及其表界面动态变化却鲜见报道.我们利用准原位X射线光电子能谱仪(QIS-XPS)系统研究超薄Bi_(2)MoO_(6)纳米片光催化CO_(2... 详细信息

铋系层状半导体材料凭借其独特的表面特性在光催化领域得到广泛的研究及应用,然而在光催化反应过程中光生电荷迁移及其表界面动态变化却鲜见报道.我们利用准原位X射线光电子能谱仪(QIS-XPS)系统研究超薄Bi_(2)MoO_(6)纳米片光催化CO_(2)还原过程中光生电荷迁移及其表界面演变过程.研究结果表明:在暗态条件下CO_(2)分子吸附于(010)暴露面Bi活性位,由于CO_(2)分子强的拉电子能力,导致内层出现高价态Mo^((6+x)+).当光照射至样品表面上时,*CO_(2)特征峰强度显著降低,*CO特征峰强度明显升高,表明CO_(2)分子在Bi活性位发生活化断键,并与光生电子反应形成*CO,使得高价态Mo^((6+x)+)含量增大.活性测试表明超薄Bi2MoO6纳米片的CO产量活性为41.8μmol·g^(-1)·h^(-1),其比块体Bi_(2)MoO_(6)活性高4.2倍,并且展现出优异的光催化稳定性.该工作为二维层状材料高效光催化CO_(2)还原机理研究提供了一种全新的研究思路.

关键词：光催化超薄纳米片 Bi_(2)MoO_(6) CO_(2)还原电荷迁移

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湿空气对开放块石层湿热特性影响的试验研究

冰川冻土 2024年第1期46卷 260-271页

作者：侯彦东梁澍豪雷文远周凤玺唐东昌兰州理工大学土木工程学院甘肃兰州730050 兰州理工大学西部土木工程防灾减灾教育部工程研究中心甘肃兰州730050 中国储备粮管理集团有限公司兰州分公司甘肃兰州730050

青藏高原暖湿化趋势日益加剧,空气中的水汽质量分数随季节变化差异较大致使空气物性参数、焓值等产生变化,可能会间接影响块石路基的换热过程。本文基于模型试验及空气热力学理论,对等压条件下干、湿空气中块石层内湿热特性进行了分析... 详细信息

青藏高原暖湿化趋势日益加剧,空气中的水汽质量分数随季节变化差异较大致使空气物性参数、焓值等产生变化,可能会间接影响块石路基的换热过程。本文基于模型试验及空气热力学理论,对等压条件下干、湿空气中块石层内湿热特性进行了分析。结果表明:在等压条件下干、湿空气温差与水汽质量分数呈正相关关系,且水汽质量分数变化速率低于温差变化速率8%。基于地表能量平衡方法计算了考虑水汽影响的块石表层感热通量,发现两种空气条件下的感热通量差值与水汽质量分数也呈正相关关系,此时水汽质量分数变化速率高于感热通量差值变化速率9.8%。日出后干、湿空气与深层块石的对流换热差值主要受空气相对湿度控制,日落后由于干、湿空气温差较大则受空气温差影响。水汽质量分数较低时,干、湿空气焓值差变化速率高于水汽质量分数变化率约87%,焓值差变化率高于水汽质量分数变化率约21%,该现象随着水汽质量分数下降而愈加明显。研究结果对于评价和预测湿空气条件下块石结构路基的长期热稳定性具有重要工程意义。

关键词：块石路基湿热特性模型试验焓值感热通量

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矿物溶解再沉淀过程研究综述

矿物岩石地球化学通报 2024年第1期43卷 240-258页

作者：李富杰齐有强弓昊天中国科学院地球化学研究所矿床地球化学国家重点实验室贵阳550081 中国科学院大学北京100049

溶解再沉淀过程可促进矿物-流体之间充分的反应,使一些元素再次迁移富集,在许多地质过程中扮演着重要角色。近年来,随着聚焦离子束透射电镜(FIB-TEM)、纳米二次离子质谱仪(Nano-SIMS)等制样观测及精细分析技术的发展,矿物界面化学研究... 详细信息

溶解再沉淀过程可促进矿物-流体之间充分的反应,使一些元素再次迁移富集,在许多地质过程中扮演着重要角色。近年来,随着聚焦离子束透射电镜(FIB-TEM)、纳米二次离子质谱仪(Nano-SIMS)等制样观测及精细分析技术的发展,矿物界面化学研究取得了众多成果。已有研究证实,在低温、溶剂存在的条件下,溶解再沉淀过程相对于固体扩散是更高效的物质交换机制。本文回顾了溶解再沉淀过程的研究历史,综述了近20年来取得的主要研究进展,包括不同矿物相(硅酸盐、磷酸盐、碳酸盐矿物及氧化物、硫化物等)中主要鉴别结构特征、元素迁移富集规律及主要观测分析手段,系统总结了溶解再沉淀过程的主要影响因素,最后展望了其发展方向。

关键词：溶解再沉淀过程交代反应成矿作用矿物相界面化学

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新疆大气颗粒物污染时空演变及沙尘组分研究

中国环境科学 2024年第6期44卷 3012-3020页

作者：薛一波张小啸雷加强李生宇中国科学院新疆生态与地理研究所国家荒漠-绿洲生态建设工程技术研究中心新疆乌鲁木齐830011 中国科学院大学北京100049

利用2020~2022年新疆环境监测和同期气象要素数据,结合HYSPLIT模式与PM_(2.5)/PM_(10)比值模型,探讨新疆颗粒物浓度的时空变化特征,并研究沙尘暴的主要输送路径、潜在源区及其对大气颗粒物浓度的贡献率.结果表明,新疆月均PM_(2.5)和PM_(... 详细信息

利用2020~2022年新疆环境监测和同期气象要素数据,结合HYSPLIT模式与PM_(2.5)/PM_(10)比值模型,探讨新疆颗粒物浓度的时空变化特征,并研究沙尘暴的主要输送路径、潜在源区及其对大气颗粒物浓度的贡献率.结果表明,新疆月均PM_(2.5)和PM_(10)浓度变化呈波浪型分布,峰值出现在12~次年3月,最低值出现在6~8月;空间分布呈南高北低的特征,南疆年均PM_(2.5)和PM_(10)浓度分别为42~111,151~367μg/m^(3),北疆和东疆PM_(2.5)和PM_(10)浓度年均值相对较低,分别为10~62,21~110μg/m^(3)和28~50,100~145μg/m^(3);新疆69%的城市年均PM_(2.5)和PM_(10)浓度高于国家环境空气质量标准的二级浓度限值;大气PM_(2.5)和PM_(10)浓度呈显著正相关(R^(2)=0.84),春夏秋三季以PM_(10)污染为主,冬季以PM_(2.5)污染为主;PM_(10)是影响新疆空气质量的主要污染物,南疆AQI中PM_(10)贡献率为65%~96%,其次是东疆和北疆,分别为58%~65%和3%~41%;大气PM_(10)严重污染主要发生在春季,由PM_(10)造成南疆空气质量污染比重均在50%以上;塔克拉玛干沙漠是新疆沙尘暴灾害的主要沙源地;沙尘的高低空输送路径明显不同,高空传输主要源于沙漠腹地,而低空输沙源以沙漠东部为主;风蚀沙尘对大气PM_(10)和PM_(2.5)浓度的贡献率分别为85%和66%.

关键词：新疆 PM_(2.5) PM_(10) 时空变化沙尘组分空气质量数值模型

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多年冻土过渡带研究进展与展望

地球科学 2024年

作者：罗栋梁刘佳陈方方李世珍中国科学院西北生态环境资源研究院冰冻圈科学与冻土工程重点实验室中国科学院大学

随着气候临界点的迫近，多年冻土两层分层结构的局限性日益凸显，因此有必要单独考虑多年冻土上部即过渡带的特殊性质。通过系统梳理已有研究发现：（1）过渡带是多年冻土区内成冰和过剩冰的主要分布带，广泛分布于粉黏土区及部分细粒... 详细信息

随着气候临界点的迫近，多年冻土两层分层结构的局限性日益凸显，因此有必要单独考虑多年冻土上部即过渡带的特殊性质。通过系统梳理已有研究发现：（1）过渡带是多年冻土区内成冰和过剩冰的主要分布带，广泛分布于粉黏土区及部分细粒多孔且冻结敏感性强的基岩地带，地下冰多为分凝冰，冷生构造主要为透镜状、层状、网状和斑杂状，其变化与热融沉陷和斜坡地带热融滑塌、融冻泥流和活动层滑脱等现象密切相关；（2）其蕴含的丰富有机质和腐殖质，常与多年冻土加积和重复分凝成冰过程伴生，是重建冻土形成气候与环境的可靠替代性指标；（3）多年冻土退化的程度和幅度与过渡带的厚度、冷生构造、地下冰和有机质含量等内在性质密切相关，呈现极强时空异性，其因地下冰巨大相变潜热效应而减缓甚至阻抗多年冻土退化，但一旦融化即产生临界点效应，由此多年冻土退化加速，热喀斯特现象激增，并导致上覆工程构筑物失稳。因此，亟待开展包含过渡带的气候环境重建、生态水文效应、力学结构性质演化和冻土精准模拟研究。

关键词：多年冻土地下冰过渡带转换层中间层气候临界点

祁连山高寒草甸非生长季碳水通量及其影响因素

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冰川冻土 2024年第2期46卷 688-696页

作者：张文豹辛惠娟李宗省张瑜唐彪徐崇兰州交通大学环境与市政工程学院甘肃兰州730070 中国科学院西北生态环境资源研究院祁连山同位素生态水文与国家公园观测研究站/干旱区生态安全与可持续发展重点实验室甘肃兰州730000 西北师范大学地理与环境科学学院甘肃兰州730070 新疆和田地区气象局皮山县气象局新疆皮山845150

高寒草甸作为主要的高寒生态系统之一,其非生长季的碳水平衡地位对整个生态系统具有重要意义。但该季节碳水通量的环境驱动因素知之甚少。因此,本研究基于涡动观测与气象梯度塔,探讨祁连山高寒草甸非生长季(2022年11月—2023年4月)的碳... 详细信息

高寒草甸作为主要的高寒生态系统之一,其非生长季的碳水平衡地位对整个生态系统具有重要意义。但该季节碳水通量的环境驱动因素知之甚少。因此,本研究基于涡动观测与气象梯度塔,探讨祁连山高寒草甸非生长季(2022年11月—2023年4月)的碳水通量及其影响因素。研究结果表明,祁连山高寒草甸生态系统,整个非生长季净生态系统碳交换量(net ecosystem carbon exchange,NEE)、总初级生产力(gross primary productivity,GPP)和生态系统呼吸(ecosystem respiration,Reco)分别为-18.0574mg CO_(2)·m^(-2)、27.3565 mg CO_(2)·m^(-2)和9.2991 mg CO_(2)·m^(-2)。总蒸散发(ET)为74.8762 mm,比总降水量低15.0762 mm,该生态系统水循环较为平衡。在非生长季归一化植被指数、光合有效辐射和土壤温度是影响净生态系统碳交换量的主要因素。而相对湿度、降水和净辐射是影响非生长季蒸散发的主要因素。本研究结果揭示了祁连山高寒草甸非生长季的二氧化碳通量和水通量特征及其影响因素,为了解该地区碳收支过程和水平衡及其对气候变化的响应提供了重要参考。

关键词：碳通量蒸散发涡度相关高寒草甸非生长季

金沙江下游梯级水库夏冬季垂向水体理化特征研究

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人民长江 2024年

作者：管义伟李银波陈露欣肖艳李哲鲁伦慧重庆交通大学国科大重庆学院中国科学院重庆绿色智能技术研究院

长江上游作为我国的水电开发基地，在金沙江下游筑有乌东德、白鹤滩、溪洛渡和向家坝四座大型梯级水电站，是开发长江水电资源的关键性工程。但大坝建设与水库蓄水明显改变了河流的水文条件，使得坝前区域流速减缓、水位显著升高，进而... 详细信息

长江上游作为我国的水电开发基地，在金沙江下游筑有乌东德、白鹤滩、溪洛渡和向家坝四座大型梯级水电站，是开发长江水电资源的关键性工程。但大坝建设与水库蓄水明显改变了河流的水文条件，使得坝前区域流速减缓、水位显著升高，进而影响库区物质循环模式。然而，目前关于金沙江下游梯级水库调度影响下的垂向理化特征变化情况，仍不清晰。为此，本研究于2022年1月（冬季）和7月份（夏季）分别对三座水库坝前垂向水体进行分层采样，分析坝前垂向梯度下水温和溶解氧浓度的分布特征，并探究不同时期垂向光、热、氧特性差异的成因。结果表明，垂向光、热、氧特性表现出明显的季节性特征，而入库和出库流量是决定梯级水库中垂向分层特性的关键因素。在夏季，垂向水温梯度变化不明显，三座水库均未形成稳定的温跃层，且库区水体垂向掺混均匀，混合层深度与水深相当；而冬季水库中出现了稳定的热力分层，但受水位波动和库区流量交换的影响，主要集中在表层0 ～ 10m水体中。此外，梯级水库中热分层稳定指数（RWCS/H）则是夏季要远大于冬季。溶解氧浓度受水温和浮游植物共同影响，在夏季时期表层水体中出现实测值要远高于理论饱和值的现象，并伴有氧跃层的出现。根据相关性分析结果显示，夏季时期叶绿素a浓度与水温、溶解氧、pH、电导率、总氮和光照条件（水体透明度和真光层深度）显著正相关，冬季时期叶绿素a浓度则与水体透明度显著正相关，表明库区水温适宜，且光照和营养盐充足的条件下，会显著促进浮游植物的生长，进一步增加水体中饱和溶解氧浓度。因此，夏季溶解氧浓度和氧跃层厚度要明显大于冬季。此外，冬季的真光层深度显著大于夏季，通过相关性分析发现，真光层深度主要受表层水体透明度影响，与上游来水中的泥沙含量和暴雨径流密切相关。

关键词：梯级水库调度运行分层特性热分层稳定指数真光层深度