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全球变暖增加了当地大气对水分的需求,导致许多地区降水减少,两者都会导致干旱。水汽可以在辐射冷却到露点温度以下的表面凝结成露水。露水因其对地表水平衡的重要贡献而被认为是一个重要水源,尤其是在半干旱和干旱地区。干旱地区,年露水量占降雨量的9%-23%。在热带岛屿旱季,露水可以作为一种替代水源。露水对干旱地区或干旱期植物的生存、生长和发育十分重要,例如带来夜间水分以及通过植物气孔或特殊的物理特征(如气生植物)直接被叶片吸收利用。因此,露水可以增加叶片的净光合产物积累,提高植物水分利用效率。露水还参与了大气中的化学过程,例如亚硝酸盐氧化物的昼夜(和夜间)循环。从1961-2010,中国露水频率降低了5.2天/10年,这主要是因为近地表增温和相对湿度(RH)下降。此外,中国干旱区露水频率下降率(50%)高于半湿润和湿润地区(40%和28%)。因此,随着全球气候变化,不同地区露水具有不同的趋势,需了解不同气候区域的露水特征以更好地预测未来露水动态变化。δ2H和δ18O是天然和传统的水文示踪剂,在追踪与不同类型水(例如降雨、降雪、露水、雾、地表水、植物水和冰芯)相关的不同水文气象过程中发挥着重要作用。两种质量分馏过程,平衡分馏和动力学分馏,是水相变过程中同位素差异的根本原因。它们分别由饱和水汽压和不同同位素的扩散速率决定。17O-excess(17O-excess = ln(δ17O + 1)-0.528×ln (δ18O + 1)),作为一种新的示踪剂,可用来提供有关水分输送、降雨和蒸发的额外限制,以探测水文和气象过程。与传统的依赖于温度和RH的同位素相比,17O-excess主要对10-45℃的RH敏感。δ′18O(δ′18O = 1000×ln(δ18O + 1))和 δ′17O(δ′17O = 1000×ln (δ17O + 1))之间的关系可用来更...
发布时间: 2022 - 05 - 16
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封面故事:利用海量数据的最新策略  研究人员怎样才能应对现代方法所产生的大量数据流?在本期的“Big data special”专题中,Nature记者对目前正在制订的、用以最为充分地利用海量数据的最新策略进行了探讨。 研究人造原子能级的新方法 历史上,研究人员通过观察原子的光谱线来了解基本物质的离散能级。该方法涉及对入射光线进行扫描,以寻找清晰的吸收线,后者是当一个频率与两个能级之间的间隙相匹配时出现的。从上世纪90年代开始,研究人员利用相干微波辐射源和频率光谱学方法对人造原子(具有原子一样的能量结构的量子系统)也进行了研究。然而,关于能级谱的很多信息仍然不清楚,因为该方法对高频率不适用。Berns等人研究出一种互补性方法,在这种方法中,一个人造原子的能级不是通过调频来扫描,而是通过调幅来扫描,同时又根据谱图中的一个特定特征对频率进行调制。通过这种方法可以获得大量新的光谱信息。这种方法普遍适用于一系列人造和天然原子。 微RNA在蛋白层面上对基因表达的调控程度 MicroRNAs可通过抑制一个信使RNA(mRNA)的转录或通过诱导其降解来调控基因表达。虽然以前的研究工作已经在mRNA层面上对这种调控进行了测量,但过去对有多少调控发生在蛋白层面上仍不知道。现在,由David Bartel和Nikolaus Rajewsky领...
发布时间: 2008 - 10 - 08
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对癌症转移的重新思索对小鼠的新研究提示,癌症在体内扩散到新的地方――这是最终引起大多数癌症患者死亡的过程――可能比人们过去所想的在疾病过程中所发生的时间更早。这一发现对例如为什么某些乳腺癌在最初的肿瘤已经得到治疗之后很久还会发生转移给出了一种解释。由于癌症转移牵涉到许多步骤――这些转移的细胞必须在条件具备之后才能在血流中行进时存活下来并且在它们的新环境中恶性生长,研究人员传统上认为转移是癌症进展中的一个晚期事件,即其发生时间在原发肿瘤细胞积累了一系列的基因变更之后才启动了癌症基因。新的结果提示,肿瘤的转移可能起自于在疾病早期就相对较早扩散的正常细胞,它们在新的器官转移处保持休眠状态,直到癌症基因被启动为止。 Katrina Podsypanina及其同事给小鼠注射了正常的乳腺细胞,这些细胞通过实验处理使研究人员可以在注射之后的不同的时间激活其中的某些癌症基因(或称肿瘤基因)。研究人员发现,这些正常的乳腺细胞能够通过血流行进到肺部,并在那里存活长达16个星期而不表达任何肿瘤基因。这些细胞在肿瘤基因被激活之前在肺中不会开始活跃的生长。文章的作者提出,对癌症转移过程的每一步骤进行调查,其中包括那些正常细胞的转移,可能会使科学家们找到摧毁引起癌症在体内转移的细胞的新策略。 幼儿园经历提高数学分数 英国研究人员发现,进过幼儿园学习的10岁孩子与那些没有进过幼儿园...
发布时间: 2008 - 09 - 03
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封面故事:病毒在深海沉积物生态系统中的作用  深海沉积物含有大量以微生物质形式存在的碳,这一生态系统的动态只是到现在才正在被确定。上期Nature上的一篇论文指出,在一个大面积的沉积物真核生物群落中,古细菌相对于细菌来说居支配地位。在本期Nature上,Danovaro等人报告了病毒感染在这一生态系统中的影响。来自232个沉积样品的数据表明,病毒的产量是非常高的。病毒感染能使真核生物质产量减少80%以上(在1000米深度之下接近100%),从而将大量溶解的有机碳释放进深海中。在因其他原因缺乏资源的水域,营养物的这种注入尤为重要。因此,病毒在全球生物地球化学循环、深海代谢和我们生物圈最大生态系统的总体功能方面似乎扮演一个重要角色。本期封面图片所示为深海病毒和细菌之间的争斗,在这一争斗中,被病毒破坏的细菌为其他细菌提供食物。 人类利他和合作行为形成的时间 小孩子在特殊设计的测试(比如说游戏)中进行互动的方式,可以帮助了解人类利他和合作行为背后的机制。Fehr等人提供的证据表明,小孩子们替他人着想的偏好(在一个分享游戏和一个嫉妒游戏中,研究人员用不同的糖果作为奖赏)表现为一个特别的形式――对不平等的反感。这种行为模式在3岁和8岁之间形成。三四岁的小孩大多数都行为自私,而到了七八岁,他们绝大多数都更愿意接受可消除不平等的资源分配。但如果对自己有优势的...
发布时间: 2008 - 09 - 03
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2008年7月24日,《自然》(NATURE)第454期以“世界第三极”的标题大幅报道了青藏高原气候与环境研究的最新进展。中国科学家的研究工作是这一报道的主体。这充分说明了我国青藏高原研究受到了世界高度关注,也说明了中国青藏高原研究在国际科学研究的地位在进一步提高。以下是全文译文(未删减)。世界第三极   相对于南北两极而言,世界对青藏高原的关注明显小得多,但青藏高原却蕴藏着世界上除两极以外最大的冰雪储量;而青藏高原的冰雪正在快速消融。在过去的半个世纪中,青藏高原的冰川退缩面积达82%(译者注:此数据有误)。在过去的十年中,高原上的冻土消失了10%。而气候变化的加剧所带来的影响将不仅仅限于青藏高原,它还将影响数十亿人的正常生活所需的水资源,甚至改变北半球的大气环流格局。   高原的作用主要在于它的高度。它平均海拔在四千米以上,因而成为同纬度最冷的地区,也是极地以外最冷的地区。拉萨作为西藏自治区的首府,其海拔相对于整个西藏而言还是较低的,约为3650m。孰不知,这个高度比玻利维亚这个世界上最高的首都拉帕斯的高度还要高。拉萨的年均温为8℃,而位于同纬度的休斯顿、德克萨斯的年均温都在21℃。高海拔使西藏变冷,特别是冬季更为显著;那里的雪和冰川反射太阳光,更加剧了寒冷的程度。高原隆升面积巨大,也影响了高空风的流动,同时,这样的海拔使其地表更接近平流层...
发布时间: 2008 - 08 - 29
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地震灾区地表水环境质量与集中式饮用水水源监测技术指南(暂行) 第一章  总  则  第一条  在地震灾区重点地表水集中式饮用水源地、重要城市上下游设立监测断面。有关省市可视当地情况增设监测断面。    第二条  监测频次为每日一次,可根据灾后重建进展进行适当调整。    第三条  为保证水质监测工作的时效性,优先采用快速监测方法和设备,把现场的快速排查和实验室的确认分析有机结合起来。分析方法可参考附表。    第四条  密切监视各种潜在污染源,重点监测对人体有毒害作用的污染物质,可根据当地企业生产情况、污染源现场排查最新的信息,确定特征污染物质。    第五条  应当在显著地点和位置建立水源地保护标识,并把有关水源地保护的规定通告有关部门、单位。 第二章  水质常规监测要求  第六条  建立重要监测断面和饮用水源地的定时巡查制度,无特殊情况每天不少于1次。对水质变化的指示性指标pH、电导率以及高锰酸盐指数(有条件的可以包括TOC)等进行重点监测,具备条件的监测站,视情况可增加氨氮、酚类等其他常规监测项目。    第七条  现场巡查时要注意观察与记录水体的颜色、气味及漂浮物等感...
发布时间: 2008 - 05 - 30
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引自国家节水灌溉中心杨凌工程技术中心网站作者:张燕            我国是水资源十分匮乏的农业大国,而水对作物的生长至关重要,在保证农业稳产、高产的前提下,大力发展节水灌溉是一项十分紧迫而重要的任务。      作物根系从土壤中吸取水S,通过茎杆输送到叶面供给蒸腾Z,在一般情况下S=Z,作物正常生长,如果出现S1.叶片外观     叶面积指数可以反映棉花生长发育状态,水分亏缺下叶片狭小。学者研究认为植株叶子的叶尖运动状况能反映缺水状况,只要保证测量时叶尖轨迹在控制区内,用计算机视觉技术可实现对叶尖实时、有效的监测。缺水条件下作物出现叶片增厚、下垂、颜色变深、变暗,下部叶子叶尖枯死不易折断,叶片卷曲等萎蔫现象。叶片卷曲由叶片细胞膨压降低所引起,是内部水势状况和渗透调节结果的外部形态表现,能直观地反映作物对土壤水分胁迫的敏感程度。水稻叶片卷曲度与土壤、植株含水量、水势和叶片表皮细胞的膨压的关系已有相关研究,作为鉴定水稻抗旱能力的指标在育种和栽培上已有应用。梁银丽等(1999年)研究表明,水分胁迫使小麦生长速度、叶片伸展速度降低,植株叶面积减小。张宪法等(2002年)试验得出,水分过高...
发布时间: 2007 - 09 - 19
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据英国《卫报》报道,相关研究已经确认,海冰消融会引发气温上升并形成恶性循环,而这一循环已经使得北极冰面消融速度超过预期。  该研究分析显示,海冰面积的缩小对北极地区不正常的暖化负有责任,并再次强调,在北极地区,海冰消融和气温升高已经形成一个正相关的关系,这将进一步加速海冰消融和全球变暖。  这一研究将重新引发关于北极地区已经超越一个关键临界点的话题,即海冰消融速度将会大大超过预期速度。大部分的预测表示,到2050年北极地区将会在夏季出现无冰现象,而有些研究模型则认为,北极冰面将会在十年内全部消失。  负责该研究的澳大利亚墨尔本大学的詹姆斯?斯克林(James Screen)说:“关于北极海冰临界点的问题至今还处于激烈的争论之中。我们的研究结果还不能证明北极已经越过这个临界点。我们能说明的是,目前在该地区出现的关于海冰与气温的强烈正相关关系只能增加进一步暖化和海冰消融的可能性。”  近几十年,北极地区的升温比世界其他地区要快两倍,也就是我们所说的“北极扩大”现象。一直以来有科学家怀疑海冰消融是主要诱因,但是其他因素,例如风向改变、云团改变和洋流改变都可能造成这一后果。  斯克林和他的同事伊恩?西蒙斯(Ian Simmonds)在《自然》杂志上撰文表示,他们已经利用新的数据证明了之前预测的海冰—气温关系确实存在。“由于缺乏北极地区的数据,之前的相关研究都进展迟缓。”...
发布时间: 2018 - 04 - 28
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在武汉召开的第七届中国城市森林论坛上,我国城市森林建设领域的专家学者,围绕“城市森林・低碳城市・两型社会”的主题,就发展城市森林和建设低碳生活环境进行深入探讨。在演讲中,他们畅谈了建设城市森林、打造低碳城市的理念与思路、对策与建议。  打造低碳城市 大有可为  专家们在演讲中说,发展城市森林、打造低碳城市,是促进经济增长方式转变的重要内容,是调整产业结构的有力举措,是消除个人碳足迹的有效途径。  中国林科院首席科学家盛炜彤介绍说,森林能够改善小气候,夏天防暑降温,冬天防寒保暖。森林能够固碳贮碳,是一个巨大的碳库,森林通过光合作用吸收二氧化碳,将碳贮存在木材和土壤中。木材可以代替石化燃料,可以代替钢、水泥、铝等高能耗材料,并降低二氧化碳排放量和能耗。在当前难以有效减少能耗和排放的情况下,发挥森林的“碳汇”作用,能够拓展城市生态环境容量,促进城市可持续发展。  中国科学院院士蒋有绪说,大规模植树造林,增加森林面积,加强森林管理,可以促进二氧化碳的吸收,增加森林碳汇能力。森林的吸碳减排作用巨大,效果明显,是工业直接减排所不可比拟的。城市森林植被所增加的碳汇,可以抵消其工业生产和社会消费排放碳总量中的相当一大部分。盛炜彤认为,我国许多城市在近郊或远郊有大面积丘陵山地的森林,这部分森林面积大,森林生长量和碳汇能力的潜力也很大,对于发展城市低碳潜力巨大。  蒋有绪认为,发展城市森林应当作为低碳...
发布时间: 2018 - 04 - 28
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日前,美国科学家找到了一种行之有效的方法,能使硅基太阳能电池具有足够的柔韧性,从而可使其包裹在一支铅笔粗细的物体之上或者附着在建筑物的窗户甚至汽车的玻璃表面。10月5日出版的《自然・材料》杂志报道了这一成果,并称该技术可将之前极易破碎的硅片转印到柔性材料之上,为传统的硅切片工艺提供了新的可能。  负责此项研究的伊利诺伊大学香槟分校的约翰・罗杰斯说,这项技术将为新型太阳能建筑的推广打开大门,“我们可使它足够的薄,然后将其‘转印’在一个塑料片上,从而将其制成可卷曲的系统,这样,类似于胶片厚薄的薄膜就可被贴附在建筑物的玻璃表面上。”  据了解,由于全球变暖和高油价的影响,依靠光电转换的太阳能电池被誉为最具希望的绿色能源之一。包括日本消费电子制造商夏普和德国Q-Cells在内的不少公司都在进行薄膜太阳能电池相关领域的研发。但相对于传统太阳电池,薄膜太阳能电池较低的光电转化效率一直是困扰业界的难题。  罗杰斯称,此项技术是以光电转换效率较高的单晶硅作为原料。为了克服单晶硅硅片极脆易碎的缺点,他们使用了一种特殊的蚀刻方法,能从较大的硅晶体上削下比传统的硅片薄10倍到100倍的超薄硅片。按其不同的厚薄程度可被应用于不同的领域。当硅片被削切下来之后,就会被一个装置拾起,然后将其像盖章一般“转印”到一个新材料的表面之上。最后,再用电气系统将这些如同细胞的太阳能电池连成整体。相对于传统的太阳能电池板,...
发布时间: 2018 - 04 - 28
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为什么海洋动物很少去海底,即便那儿有很多食物?意大利海洋生物学家说,数以万亿的深海病毒可能要对此负责,它们控制了世界上最深的食物链,这些病毒“居民”将碳和营养“圈”在了海底,使得其他海洋动物无法享用。    意大利曼切科技大学的罗伯特•丹瓦罗和他的研究团队收集了世界各地的几十份沉淀物样本。结果发现,每份沉积物顶部的几厘米处都包含大量病毒,平均每克沉淀物包含多达10亿个病毒,相当于在海底每平方米包含8万亿个病毒。而且无论这些沉积物样本是来自于相对浅(距离海面仅几百米)的大陆架还是距海面6000米的深渊,结论都是如此。沉积物上的病毒传染了处于食物链中最低级的原核生物。    通常,较大的生命机体吃掉原核生物来吸收营养物和碳,但是当原核生物被病毒传染时,情况就不同了。病毒破开原核生物,将其中的碳和营养融入水中。这就是人们所知的“病毒分流”,营养被分流到食物链上没有被感染的细菌处保留下来,致使这些细菌产生更多的细菌,“款待”更多的病毒。丹瓦罗发现,样本来源的地方越深,病毒越活跃。    这项新研究在所有的样本中发现,沉积物中的原核生物越多,存在的病毒就越多,研究团队因此得出结论说,病毒和原核生物相互喂养,而更大的生物体必须寻求其他能量来源,因此,它们避开了海底。    海洋滤过性微生物学之父、美国南加州大学的杰...
发布时间: 2018 - 04 - 28
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