ENN精粹

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繪制太陽能電池的新方法：3D成像ENN新聞精粹 2016年11月15日

由半導(dǎo)體材料的超薄膜制成的下一代太陽能電池前景非常樂觀，因?yàn)樗鼈兪褂闷饋韮r(jià)格相對便宜并且足夠靈活，幾乎能應(yīng)用安裝于任何一個(gè)地方。研究人員正在努力大幅提高這種薄膜太陽能電池將熱能轉(zhuǎn)化為電能的效率。但這是一個(gè)艱難的挑戰(zhàn)，一部分原因是由于太陽能電池能源轉(zhuǎn)換發(fā)生在我們無法觀測到的薄膜表層的下面一層——太陽能電池大部分熱能量轉(zhuǎn)換動作的發(fā)生都不是實(shí)時(shí)發(fā)生的，無法做成像分析。

現(xiàn)在，美國勞倫斯伯克利國家實(shí)驗(yàn)室能源部的科學(xué)家團(tuán)隊(duì)發(fā)明了一種光學(xué)顯微鏡，可在太陽能電池吸收光子的時(shí)候，繪制3D能量轉(zhuǎn)換圖，解決了制約薄膜太陽能電池發(fā)電效率提升的一個(gè)重大瓶頸。2016年11月15日，根據(jù)頂級材料科學(xué)學(xué)術(shù)刊物——《先進(jìn)材料》的報(bào)道，科學(xué)家們運(yùn)用了一種叫“雙光子顯微術(shù)”的方法，該技術(shù)能做到在微米級別對材料的光電子動態(tài)進(jìn)行拍攝。該技術(shù)依靠紅外光子激光穿透PV面板，當(dāng)兩種低能量的光子匯聚到同一點(diǎn)，便有了足夠的能量觸發(fā)電子。電子能被追蹤，科學(xué)家借此觀察電子活動的持續(xù)時(shí)間。

在實(shí)驗(yàn)測試中，激光束能繪制一幅3D的太陽能電池材料的光電動態(tài)圖。目前，該科學(xué)家團(tuán)隊(duì)已經(jīng)運(yùn)用此種技術(shù)，觀察了解到碲化鎘（CdTe）太陽能電池在增加某種化學(xué)物質(zhì)后，能提高太陽能電池的性能。所以，這項(xiàng)技術(shù)能幫助研究者在提高薄膜太陽能的研究中，做出更明智的決定。

排放量的下降也有負(fù)面影響ENN新聞精粹 2016年11月21日

過去20年來，在歐洲和北美洲的大部分地區(qū)，工業(yè)排放量的下降減少了大氣污染，進(jìn)而減少了許多自然地區(qū)的土壤和水的污染。事實(shí)上，這種看似積極的發(fā)展也可能為這些地區(qū)帶來負(fù)面影響，德國亥姆霍茲環(huán)境研究中心（UFZ）的科學(xué)家將把該項(xiàng)研究成果發(fā)表在《全球變化生物學(xué)》雜志上。

科學(xué)家的研究結(jié)果表明，水庫支流周圍的河岸土壤中硝酸鹽濃度的下降會導(dǎo)致溶解的有機(jī)碳（DOC）和磷酸鹽釋放的增加以及水質(zhì)的惡化。如果這種情況發(fā)生在飲用水水庫周邊，這將可能引起后續(xù)水處理相當(dāng)多的問題。

由于生物質(zhì)和化石燃料的燃燒，尤其是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的焚燒，導(dǎo)致仍有過量的活性氮釋放到大氣、土壤和水中，這對生物多樣性、氣候和人類健康都造成非常不利的影響。然而，經(jīng)過科學(xué)家數(shù)據(jù)分析，不同渠道產(chǎn)生的氮對大氣和人類生活的影響卻有著顯著差異。

盡管土壤中因?yàn)榈妮斎耄ó?dāng)然主因是由于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)作業(yè)），許多地區(qū)地下水中的硝酸鹽濃度升高到、甚至高于50mg/L的閾值，但由于減排措施的實(shí)施，大部分歐洲和北美洲的大氣污染正在減少。

NASA 研究發(fā)現(xiàn)野火與干旱之間的關(guān)聯(lián)ENN環(huán)境新聞網(wǎng)新聞 2017年1月10日

非洲北部的撒哈拉以南地區(qū)，幾個(gè)世紀(jì)以來都在飽受干旱的困擾。近年來，位于撒哈拉沙漠南部的薩赫勒地區(qū)和從東海岸到西海岸的整個(gè)非洲大陸（從西部的塞內(nèi)加爾和毛利塔尼亞到東部的蘇丹和厄立特里亞）水資源短缺極其嚴(yán)重。最近的一次，是在2012年，干旱又一次襲擊了薩赫勒地區(qū)，當(dāng)時(shí)由于作物歉收和糧食價(jià)格飆升，引發(fā)了數(shù)百萬人的糧食短缺。

非洲的干旱是多種因素影響所致，有自然因素也有人為因素。被稱為大西洋多年代際振蕩的大西洋周期性的溫度變化在此產(chǎn)生了重要的作用，就像過度放牧一樣，因?yàn)樗鼫p少了植被覆蓋，使得土壤保持水分的能力下降，把光禿禿的、干燥沙漠土壤更換成植被覆蓋的濕潤土壤，有助于水分蒸發(fā)到大氣中，產(chǎn)生降雨。

另一個(gè)人為因素是生物質(zhì)的燃燒，牧民燒地刺激牧草生長，農(nóng)民燒地將土地轉(zhuǎn)變成耕地，在收獲季節(jié)之后，燒地還可以去除多余的生物質(zhì)。與過度放牧一道，火燒干了土壤，阻止了對流的發(fā)生，而對流能夠帶來降雨。產(chǎn)生的煙霧導(dǎo)致小顆粒（氣溶膠）排放到空氣中，這也會降低下雨的可能性。之所以發(fā)生這種現(xiàn)象，是因?yàn)榭諝庵械乃羝Y(jié)成某些類型和尺寸的氣溶膠，這些微粒物質(zhì)就是云凝結(jié)核，能夠形成云層；當(dāng)足夠多的水蒸汽積聚的時(shí)候，雨滴才形成。但如果存在過多的氣溶膠，水蒸氣會大面積擴(kuò)散，雨滴就不會形成。

也直到最近，科學(xué)家才將非洲北部撒哈拉以南地區(qū)的野火和降水之間的關(guān)系做了全面的分析和調(diào)查。NASA哥達(dá)德太空飛行中心的資深科學(xué)家Charles Ichoku領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)，將其研究成果發(fā)表在《環(huán)境研究快報(bào)》期刊上，揭示野火與降水之間的關(guān)聯(lián)。

海洋“熱沉”現(xiàn)象ENN新聞精粹 2016年12月23日

多個(gè)機(jī)構(gòu)對全球變暖“間歇”現(xiàn)象進(jìn)行了分析研究，科學(xué)家從平均地表溫度（GMST）趨勢表上分析發(fā)現(xiàn)，全球變暖趨緩可能出現(xiàn)在1998到2013年期間。這一結(jié)論發(fā)表在2016年12月23日的美國地球物理聯(lián)盟雜志《地球未來》上。

研究人員特別指出，全球海洋發(fā)揮的一項(xiàng)重要而又顯著的作用就是作為“散熱器”，吸收來自大氣的額外熱量。平均地表溫度（GMST）被認(rèn)為是氣候變化的關(guān)鍵指標(biāo)?！伴g歇期”使得科學(xué)家們有機(jī)會了解如何測量氣候系統(tǒng)的不確定性，以及填補(bǔ)科學(xué)家們這塊領(lǐng)域認(rèn)知的差距，并能幫助我們預(yù)測未來。科學(xué)家們還呼吁把繼續(xù)支持當(dāng)前和未來的海洋監(jiān)測技術(shù)作為一種監(jiān)測手段，以減少在海洋表面溫度和海洋熱含量的觀測誤差。

探索地球碳庫的命運(yùn)ENN新聞精粹 2016年12月1日

一項(xiàng)新的研究預(yù)測，變暖的溫度有助于將釋放到大氣中的碳長時(shí)間鎖定在我們這個(gè)星球上最冷的地方。

美國太平洋西北國家實(shí)驗(yàn)室（PNNL）的科學(xué)家，土壤與氣候?qū)＜覄P瑟琳·托德·布朗，通過利用世界各地49個(gè)獨(dú)立的實(shí)地實(shí)驗(yàn)收集的數(shù)據(jù)對此進(jìn)行了分析，科學(xué)家將此研究結(jié)論發(fā)表在2016年12月1日刊發(fā)的《自然》雜志上。

土壤是一個(gè)巨大的碳儲存器——我們腳底下的土地所存儲的碳要比樹葉中存儲的碳多得多。在世界上最冷的地方尤其如此，在那里，緩慢的微生物活動有助于保持對碳的鎖定。過去的許多研究表明，隨著溫度的升高，更多的碳將從土壤里被釋放到空氣中。但另外一些研究表明，這種方式釋放出來的碳是可以通過其他生物活動得以被平衡的。例如，溫度高的地區(qū)，植物會非常茂盛，空氣中更多的二氧化碳會被這些植物吸收，從而二氧化碳進(jìn)入那些植物和周圍的土壤中。

從土壤到空氣，或從空氣到植物和土壤——這種碳交換方式以及交換比率將是未來地球的核心。當(dāng)二氧化碳在大氣中時(shí)，它就是溫室氣體，會使地球變暖。但當(dāng)二氧化碳在土壤中時(shí)，對氣候的影響就較小。

甲烷排放量激增 影響改善氣候變化的努力ENN新聞精粹 2016年12月13日

甲烷是一種強(qiáng)大的溫室氣體，也是造成全球氣候變化的一個(gè)原因，現(xiàn)在在大氣中的增長速度比過去二十年中的任何其他時(shí)間都要快。一個(gè)國際科研團(tuán)隊(duì)在2016年12月12日出版的《環(huán)境研究通訊》雜志上發(fā)表論文稱，空氣中的甲烷濃度自2007年開始大幅上升，在2014年和2015年急劇增長并達(dá)到峰值。

論文稱，2014年和2015年兩年間，甲烷濃度每年上升十億分之10，而21世紀(jì)初，這一增長速度為平均每年十億分之0.5左右，二者形成鮮明對比。研究表明，近年來CO2排放的增長已經(jīng)趨緩，但甲烷排放似乎在飛速增長。

論文第一作者、法國實(shí)驗(yàn)科學(xué)和研究實(shí)驗(yàn)室研究員馬瑞兒·桑諾伊斯表示，“造成此次排放峰值的原因還不清楚，但來自熱帶地區(qū)農(nóng)業(yè)來源的排放可能起到了主要作用”。數(shù)據(jù)表明，自然資源如沼澤和濕地也會產(chǎn)生甲烷，但每年大氣中60%的甲烷來自人類活動。例如牧場里牛消化道就能排出大量甲烷。聯(lián)合國糧食及農(nóng)業(yè)組織的數(shù)據(jù)顯示，1994年到2014年全世界存量牛從13億頭增加到了近15億頭。另一方面，稻田里被水淹沒的土壤也為微生物產(chǎn)生大量甲烷創(chuàng)造了條件。此外，北美環(huán)保主義人士認(rèn)為，化石燃料勘探也可讓甲烷從油氣井中大量泄漏出去。

據(jù)一系列來自甲烷排放的數(shù)據(jù)和計(jì)算機(jī)模型共同計(jì)算的結(jié)果表明，在過去20年間，甲烷排放發(fā)生了很大變化——2000年到2006年，大氣中甲烷增長微乎其微，2007年后則發(fā)生了巨大變化。

編譯/徐芳 夏威