ENN 精粹

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新型紅外線發(fā)射裝置可實(shí)現(xiàn)廢熱利用

ENN新聞精粹 2017年4月13日

一種以完全可控的方式發(fā)射熱紅外光圖案的新型可重構(gòu)設(shè)備，有望使得收集紅外波長廢熱并將其轉(zhuǎn)化為可用能量成為可能。這一新技術(shù)可用于提升熱太陽能光電板的性能，它是一種吸收紅外光或熱的太陽能電池，而不是傳統(tǒng)的吸收可見光的太陽能電池?？茖W(xué)家們一直致力于研發(fā)出一種足夠?qū)嵱玫臒崽柲芄怆姲?，它能收集在熱區(qū)域（如玻璃工業(yè)使用的爐子和窯爐周圍）發(fā)現(xiàn)的熱能，也可以把來自汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的熱能轉(zhuǎn)化為能量，從而為汽車電池循環(huán)充電。

北卡羅來納州杜克大學(xué)的威利·帕迪亞（Willie J. Padilla）說：“由于紅外能量的發(fā)射或強(qiáng)度是可控的，這種新的紅外發(fā)射器可以提供特有的方式來收集和使用熱能，這是一個(gè)利用廢熱的理想方式，并且我們的技術(shù)可以改善這一過程?！?/p>

這一新設(shè)備基于超材料，它具有天然材料無法比擬的獨(dú)特性質(zhì)?？茖W(xué)家們采用超材料，從而以非常高的效率吸收和發(fā)射紅外波長。通過將其與從微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）獲得的電子受控運(yùn)動(dòng)相結(jié)合，研究人員研發(fā)了第一個(gè)具有紅外發(fā)射特性的超材料器件，可以根據(jù)像素快速改變。

研究人員說，他們的紅外發(fā)射器可以達(dá)到一定范圍的強(qiáng)度，并可以以高達(dá)110 kHz或每秒100000次以上的速度顯示圖案。與傳統(tǒng)實(shí)現(xiàn)可變紅外發(fā)射的方法不一樣，新技術(shù)可發(fā)射可調(diào)的紅外能量而沒有任何溫度變化。該裝置可以在室溫下使用，而其他方法需要較高的工作溫度。雖然天然材料的實(shí)驗(yàn)在室溫下已經(jīng)獲得成功，但是它們僅限于窄的紅外光譜范圍。

未來十年對于實(shí)現(xiàn)《巴黎協(xié)定》氣候變化目標(biāo)至關(guān)重要

ENN新聞精粹 2017年4月13日

4月13日，國際應(yīng)用系統(tǒng)分析研究所(IIASA)的科學(xué)家在《自然·通訊》雜志上發(fā)表研究稱，除了不可預(yù)見或具有變革性的技術(shù)進(jìn)步，人為排放需要在未來10年達(dá)到峰值以實(shí)現(xiàn)《巴黎協(xié)定》目標(biāo)。如果負(fù)排放科技在全球范圍內(nèi)仍受到技術(shù)或經(jīng)濟(jì)的限制而保持不可實(shí)現(xiàn)狀態(tài)，那么到2100年，化石燃料將可能被要求減少到主要能源供應(yīng)的1/4以下，而其容許消耗率甚至需要降低更多?！栋屠鑵f(xié)定》旨在將全球均溫較工業(yè)化前升高控制在2℃之內(nèi)，并把升溫控制在1.5℃之內(nèi)。然而實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的時(shí)間和細(xì)節(jié)有賴于各個(gè)國家的共同努力。

“研究顯示，為了到2100年實(shí)現(xiàn)1.5℃目標(biāo)，能源和土地使用系統(tǒng)必須在2040年之前實(shí)現(xiàn)零溫室氣體排放”，IIASA生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)和管理項(xiàng)目主任邁克爾·奧貝斯坦納說。研究者對未來能源發(fā)展的四種不同設(shè)情景進(jìn)行了比較。在“可再生能源高增長”情景下，即風(fēng)能、太陽能和生物能源每年可增長5%左右，凈排放量可在2022年達(dá)到峰值，然而，在缺乏大量負(fù)排放科技的情況下，全球平均氣溫仍將升高2.5%，從而無法實(shí)現(xiàn)《巴黎協(xié)定》目標(biāo)。研究表明，目前化石燃料占全球能源供應(yīng)的95%，到2100年很可能需要減少到25%以下。與此同時(shí)，必須減少如森林砍伐等，這樣才能在21世紀(jì)末實(shí)現(xiàn)累積排放量較正常情況減少42%。

此研究全面考慮了大氣中二氧化碳的吸收排放路徑。研究者不僅考慮了化石燃料排放，同時(shí)還將農(nóng)業(yè)、土地利用、糧食生產(chǎn)、生物能源和自然生態(tài)系統(tǒng)的碳吸收也考慮到其中。

未來城市將依靠彈性供需滿足城市化需求

ENN新聞精粹 2017年4月5日

智能城市的城市化和概念一直是新興話題。智能城市這一概念最初是由世界衛(wèi)生組織提出的。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2015年，城市居民已占到全球人口總數(shù)的54%，而據(jù)世界衛(wèi)生組織的預(yù)測，到2030年這一數(shù)字將增長到60%。

為適應(yīng)人口增長，城市將面臨越來越多的挑戰(zhàn)，包括擁擠的交通運(yùn)輸和住房，以及需要可靠地提供足夠的能源來滿足日益增長的能源需求。

智慧城市因與周圍關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施以及技術(shù)系統(tǒng)的特殊連接成為非常特別的大型城市，未來必須采取一些措施來滿足城市化挑戰(zhàn)，比如采用先進(jìn)的傳感器來監(jiān)控交通，以及智能電網(wǎng)和照明等。這些措施肯定會(huì)幫助未來城市，但彈性供給才是滿足可持續(xù)增長的先決條件，同時(shí)，能源效率也在這個(gè)彈性過程中發(fā)揮關(guān)鍵作用。

旅游、跨國污染等多重威脅影響南極生物多樣性

ENN新聞精粹 2017年4月21日

日前，一項(xiàng)特別的國際研究顛覆了一個(gè)曾被人們廣泛認(rèn)同的觀點(diǎn)，即南極洲和南大洋比全球其他地區(qū)的生態(tài)形態(tài)都要好。

該研究發(fā)表在近期出版的《公共科學(xué)圖書館·生物學(xué)》上，一個(gè)由23人組成的跨學(xué)科研究團(tuán)隊(duì)將南極生物多樣性及其管理與世界其他地區(qū)進(jìn)行了比較。研究指出，盡管南極地區(qū)在某些領(lǐng)域，比如在入侵物種的管理方面做的相對較好，但在一些領(lǐng)域仍存在大量管理不到位的情況，比如保護(hù)區(qū)管理和生物資源勘探監(jiān)管等方面。

康科迪亞大學(xué)藝術(shù)與科學(xué)系政治學(xué)教授皮特·司徒特（Peter Stoett）稱，他們對入侵物種政策和海洋治理進(jìn)行了廣泛研究，而結(jié)果顯示，南極面臨的情況已經(jīng)相當(dāng)嚴(yán)峻。

噪聲污染入侵大自然最原始保護(hù)區(qū)未能幸免

ENN新聞精粹 2017年5月4日

大自然正在失去其自身應(yīng)有的平靜。一項(xiàng)新研究發(fā)現(xiàn)，自然界的聲音正逐漸被人類活動(dòng)產(chǎn)生的噪聲淹沒，連保護(hù)區(qū)也不例外?？茖W(xué)家從美國保護(hù)區(qū)中的492個(gè)地點(diǎn)共錄下超過100萬小時(shí)的聲音，發(fā)現(xiàn)在其中2/3的地點(diǎn)，人類活動(dòng)噪聲是背景聲音的兩倍。有1/5的保護(hù)區(qū)人類噪聲甚至是背景音的10倍。人類活動(dòng)噪聲不僅影響野生動(dòng)物，讓動(dòng)物難以尋找食物、躲避掠食者，噪聲也嚴(yán)重影響人類健康。研究人員在5月4日出版的美國《科學(xué)》雜志上發(fā)表了這一研究成果。

博爾德市科羅拉多大學(xué)生態(tài)學(xué)家Nathan Kleist，雖然并未參與此項(xiàng)研究工作，但是他表示：這項(xiàng)繪制了全美噪聲水平地圖的研究是“一個(gè)戰(zhàn)斗的號令”。Kleist強(qiáng)調(diào)，噪聲地圖可以幫助科學(xué)家確定需要保持安靜的關(guān)鍵區(qū)域，例如瀕危物種的重要棲息地。

研究人員同時(shí)使用一個(gè)計(jì)算機(jī)模型估計(jì)了自然存在于每個(gè)站點(diǎn)的環(huán)境噪聲。然后科學(xué)家比較了這兩種場景：具有和沒有人類噪聲的保護(hù)區(qū)。研究表明，一般來說，越偏遠(yuǎn)或越受限制的地區(qū)，噪聲越小。公園和開放空間與城市相鄰，因此是最喧鬧的。美國各州和聯(lián)邦土地允許伐木、鉆礦和石油及天然氣開采，因此也很“吵”。而國家公園和荒野地區(qū)明顯要安靜一些但仍然不安全。在美國所有荒野地區(qū)，有12%的地區(qū)噪聲污染增加了1倍。

額外的噪聲產(chǎn)生的危害不僅僅騷擾游客，它減少了人類在大自然中消磨時(shí)光帶來的好處，例如改善情緒和保持記憶等。而對于植物和動(dòng)物來說，吵鬧可以破壞整個(gè)社區(qū)。有些植物需要安靜的環(huán)境以散布種子，而汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)聲卻會(huì)嚇跑嚙齒動(dòng)物，散布種子的工作本該由它們來完成。動(dòng)物需要安靜才能夠聽到掠食者的聲音或與它們的同伴交流：一只鳥的歌聲通常能夠傳遞100米，而如果噪聲增加了10倍，它的歌聲則只能在一個(gè)10米半徑的范圍內(nèi)傳播。

研究顯示，全球變暖使海洋遭受毒藻困擾

ENN新聞精粹 2017年4月25日

一項(xiàng)新出版的研究報(bào)告顯示，自20世紀(jì)80年代以來，海洋變暖與毒藻類的擴(kuò)散有關(guān)。

該項(xiàng)研究發(fā)表在4月24日的美國國家科學(xué)院的線上刊，題目為：《1982年以來的海洋變暖擴(kuò)大了北大西洋和北太平洋海洋中有毒藻類面積》。該研究明確指出，由氣候變化導(dǎo)致的海洋生態(tài)惡化的一個(gè)惡果就是有毒藻類的擴(kuò)散和加劇。

紐約州立大學(xué)石溪分校海洋與大氣科學(xué)學(xué)院（SoMAS）海洋科學(xué)教授克里斯托弗·戈布勒（Christopher Gobler）主導(dǎo)了這項(xiàng)研究。該團(tuán)隊(duì)利用高分辨率海洋溫度數(shù)據(jù)結(jié)合北大西洋和北太平洋海洋中兩種毒性最大的藻類（亞歷山大藻和鰭藻）的生長反應(yīng)進(jìn)行了研究。研究表明，自1982年以來，這些海洋盆地所在的廣大區(qū)域范圍已經(jīng)變暖，這些地區(qū)的藻類因溫度適宜導(dǎo)致繁衍茂盛。

研究者稱：有毒或有害的藻類大面積出現(xiàn)并不是一個(gè)新現(xiàn)象，盡管此前許多人可能會(huì)用赤潮等其他名字來稱呼這些現(xiàn)象。毒藻會(huì)讓人類致病甚至致死，也會(huì)讓魚類和其他海洋生物大量死亡，從而進(jìn)一步損害海洋生態(tài)系統(tǒng)。

編譯/徐芳 夏威