观测方法与研究

中国科学院城市环境研究所杜可研究员及其硕士生王杨等人开发了一种基于数字摄像技术的新型黑碳气溶胶观测方法(DOM- BC)。黑碳气溶胶是大气中具有强烈光吸收作用的颗粒物，对全球气候变化、灰霾形成、及人体健康具有重要作用，是目前大气环境研究领域倍受关注的热点污染物。　　该研究发现基于数字摄像技术观测到的颗粒物滤膜不透光度与其黑碳荷载量具有某种特征关系。该方法就是通过对大气气溶胶进行滤膜采样，并对采样滤膜拍照，分析滤膜数字图像得到其颗粒物层的不透光度，然后根据标定特征关系及采样时间和流量估算采样期间大气中黑碳气溶胶的浓度。该方法具有操作简便，运行成本低廉，数据分析快速等优点。具有替代传统的基于热学和光学的黑碳监测仪器的潜力。相关成果发表在大气环境领域权威杂志《Atmospheric Environment》上(DOI: 10.1016/j.atmosenv.2011.09.035)。基于该方法的一项国家发明专利已被受理。　　图1 数字摄像法观测黑碳气溶胶浓度原理图　　图2 黑碳荷载量与滤膜不透光度的特征关系：低衰减时线性(A段),高衰减时指数(B段)

11月25日，标准化与气象两个致力于国家基础性公益事业的部门再添新“结晶”，全国气象仪器与观测方法标准化技术委员会在京成立，标志我国气象标准化工作迈出了可喜的一步。它的成立将统筹推进我国气象仪器及观测方法标准化工作，提高气象仪器产品质量，确保气象观测数据准确可靠，并进一步推动气象标准化的整体工作。中国气象局局长郑国光、国家标准化管理委员会主任纪正昆出席成立大会并发表讲话。中国气象局局长郑国光出席成立大会国家标准化管理委员会主任纪正昆出席成立大会中国气象局副局长宇如聪担任标委会主任委员　　据了解，第一届全国气象仪器与观测方法标准化技术委员会由57名委员组成，中国气象局副局长宇如聪担任标委会主任委员。　　国家标准化管理委员会工业标准二部主任刘霜秋，民航空中交通管理局、国家海洋局、中国机械工业联合会、总参气象水文局、空军装备研究院航空气象防化研究所、中科院大气物理所、北京大学物理学院的代表，全国气象防灾减灾等6个标准化技术委员会和分技术委员会秘书处人员，中国气象局各内设机构、直属单位、华云公司和华风集团的主要负责人参加了成立大会。全国气象仪器与观测方法标准化技术委员会在京成立

地球大气为人类生存和发展提供了非常重要的保障，研究该区域中的大气环境与物理和化学过程，对于航天、国防、人类生活以及地球生物圈的安全至关重要。　　武汉大学研制的拉曼激光和钠荧光激光雷达的发射单元　　 　　中国科学技术大学研制的车载多普勒测风激光雷达系统　　识风须追风　　中高层大气研究关注的主要参数包括中性大气的密度、温度和风场、电离成分、微流星体、辐射场等。　　“研究中高层大气的结构和变化特征对于理解发生在这个区域中的基本物理过程，保障航天器和航天活动的安全具有重要意义。”武汉大学教授易帆对《科学时报》记者说，“这些航天器在高层大气环境中能否正常工作，将直接影响通信中继、电视转播、导航定位等。近年来，平流层飞艇由于多用途和低能耗被称为‘多功能绿色航空器’，要保证其在节能条件下稳定运行，该高度上大气风场信息极为关键。因此，这一研究与人类生活密切相关。”　　中高层大气的主要热源来自太阳的极紫外辐射和X射线对氧分子的加热以及高能粒子在大气层中的沉降。太阳活动剧烈时，高能粒子在大气层中沉降事件增加，这会加热高层大气并使之密度上升，从而增加低轨道飞行器的阻力并降低其轨道。此时如果飞行器不能及时变轨，将大大影响飞行器的使用寿命。对于低轨道飞行器来说，中高层大气的密度、成分温度和压力会影响到飞行器的轨道定位、轨道衰减速率和在轨寿命。　　另外中高层大气也会影响到飞行器表面的温度和姿态控制，其化学组分——例如原子氧等——也有可能对飞行器造成化学损伤，另外，飞行器表面的辉光现象也与大气成分有关。所以，设计飞行器时，必须根据其飞行高度和飞行时间研究中高层大气对飞行器的影响，确定携带轨道修正推助器的质量，以及合适选用的表面材料和必要的防护措施。　　仪器是利器　　因为中高层大气离人类住居的地表较远，通常需采用无线电和光学遥感探测技术才能实现对其参数的测量。由于起步较晚，我国中高层大气激光雷达探测技术曾经十分薄弱。　　“探测是中高层大气研究的基础和出发点，而我国缺乏大型探测设备和自主观测资料等因素，极大地限制了该学科的发展。”易帆说，“80km至100km高度范围的金属成分是流星消融的产物，其行为(结构和变化)反映了大气和太空的过渡区域中的物理特征。当前人们对金属成分的认识还很肤浅，许多问题都无法解释。”　　由于中高层大气研究对大型仪器的依赖，我国中高层大气观测相对其他领域显得薄弱一些。　　“对中高层大气重要参数，其中包括动力学参数(风速、温度、密度)、化学成分分布和大气辐射的研究都依赖观测仪器。国际上也存在同样的问题。这一领域很多一手资料都是近些年才积累起来的。” 中科院空间科学与应用研究中心研究员徐寄遥对《科学时报》记者说，“观测技术本身就是一个很大的研究课题。因此仪器研制也成为中高层大气研究的重要部分。”　　近年来，在基金委、教育部和科技部的支持下，我国科技工作者自主研发出多种不同功能的大型激光雷达，将我国的中高层大气遥感探测和研究推向国际前沿。　　以武汉大学为主的研究团队经过十多年的艰苦努力，研制出7台大型激光雷达系统，形成了当今亚洲功能最强大的中高层大气激光雷达综合探测平台。他们研制的世界第二台铁波尔兹曼中层顶测温激光雷达系统，在我国首次实现了80km~100 km中层顶大气温度的激光雷达测量。　　该团队完全采用激光雷达技术，实现了对3km~100km高度范围大气温度的同步遥感探测。这是国际上第二次完全采用激光雷达技术，实现从近地面到100km大气温度剖面的测量。这种激光雷达综合探测技术可广泛应用于大气科学研究，对环境变化研究具有重要意义。他们研制出的偏振激光雷达与国际上的星载激光雷达进行了细致的比对，获得了定量的一致，表明他们完全掌握了偏振激光雷达技术。最近，我国继韩国之后，研制出世界上第二台全水谱拉曼激光雷达，能测量云中水的相态(液态或气态)，在天气预报中具有重要意义。　　中国科学技术大学研究团队先后建立了米/瑞利/钠荧光双波长激光雷达系统和车载多普勒测风激光雷达系统。该雷达所达到的技术指标与国际上唯一报道的一台车载平流层多普勒测风雷达技术指标相当。　　2010年2月， 中国科学技术大学车载多普勒测风激光雷达系统通过专家鉴定，专家组一致认为：该仪器首次在国内实现了多普勒测风激光雷达对40km高度平流层大气风场的探测，且具有可重复部署性。　　由这些激光雷达构成的探测平台使我国的中高层大气探测能力进入国际前沿。激光雷达观测导致了一些新现象的发现，也给我国的国防、航天和大气空间环境研究提供了数据基础。　　有术更有效　　我国学者在过去十年里自主研制出多台不同功能的大型激光雷达系统，这些雷达系统能观测该区域多种大气参数和金属原子层，建立了在国际上有影响的中高层大气观测站。　　“近十年我国在中高层大气研究方面进步很快，发现了一些新现象，在中高层大气观测和模拟研究上也取得了有国际影响力的研究成果，总体上正逐渐逼近国际先进水平。”徐寄遥说，“这得益于我国仪器研制的成果和子午工程等的带动。目前我国在主动光学探测仪器，例如测风测温激光雷达，以及光学干涉仪和全天空气辉成像仪等被动光学仪器的研制方面初步形成规模。”　　在观测研究方面，我国学者利用地球卫星、激光雷达和车载多普勒测风激光雷达等加深了对中高层大气动力学过程的理解。在中层顶金属层激光雷达观测研究，在0km~100 km 高度范围大气温度的激光雷达测量，在车载多普勒测风激光雷达研究，在激光雷达和其他仪器的联合观测方面都取得了较有影响力的成果。　　在模式研究方面，我国学者揭示了大气波动非线性传播行为的有效方法，建立了高精度的全非线性动力学模式，对重力波的非线性传播研究取得一系列成果，已走在国际前列。我国自主建立了完全基于大气探测数据的第一代临近空间大气动力学模式。该模式与国际上公开发表的大气温度和密度经验模式(NRLMSISE-00)以及大气水平风场经验模式(HWM)相比，某些区域的精度有明显提高。

近年来，采用涡动相关(eddy-covariance，EC)方法测量温室气体通量的站点数量在迅速增加，但是要在科学目的、工程标准、安装运行成本和实用性之间做出平衡，寻找到最佳的解决方法，仍是一个具有挑战的工作。从观测结果准确性和精确度来说，选址、建塔等站点设计的环节是重中之重。1、位置选择站点选址的基本原则是，该站点能够尽量观测到全部的研究对象，这涉及到两个问题，一个是方向，一个是架设高度。首先是确定观测区域近几年的主风向，可以参考近几年的气象数据。由于中国大部分地区是季风气候，一般在春夏和秋冬会有两个主风向，这时候要考虑通量仪器的架设方向，实验观测的主要周期等。如果仪器架设方向可以随主风向的改变方便调整，或者实验周期是明确区分了春夏或者秋冬，那么在选址时可以选在观测对象的下风向，这样可以尽可能多的观测到目标对象；如果不能改变通量仪器的架设方向，且是长期定位观测，那尽量将观测地点选址在观测对象的中央位置，或者沿主风向的中点位置，这样可以尽可能的在不改变仪器方向和位置的前提下，观测到尽可能多的研究对象。确定架设高度要满足通量仪器的基本观测条件， 即满足湍流运动的充分交换。一般的架设高度是下垫面冠层高度的1.5到2倍（具体确定观测高度的经验法则见图 1）；在相对平坦和均匀的下垫面条件下，观测距离大约是观测有效高度的100倍（风浪区原理），具体范围需要根据footprint源区计算，随着湍流运动强度和下垫面情况会有所改变。图 1 确定观测高度的经验法则通量源区代表性分析(Footprint分析)是检验一个通量站质量的重要手段，可以用来进行实验方案的设计指导，观测数据的质量控制，以及通过特定传感器的源区分布和来自感兴趣下垫面(植被)的通量贡献，从而对观测结果进行分析解释。图 2 Footprint分析2、下垫面的影响2.1植被类型涡动相关法测量温室气体通量要求仪器安装在常通量层内，而常通量层假设要求稳态大气、下垫面与仪器之间没有任何源或者汇、足够长的风浪区和水平均匀的下垫面等基本条件。在涡动相关传感器能监测到的“源区域”内植被类型均匀一致的情况下，其观测到的通量结果是比较有意义的，可以用来解释生态系统的温室气体收支情况。但当涡动相关传感器的“源区域”覆盖到不同植被类型时，情况就会变得复杂起来。一个极端的例子是：某站点周围具有两种不同的森林植被类型，每天周期性地，白天，风从一种植被类型吹向另一种；夜间，则正好相反。那么，该站点观测得到的通量资料的日平均值将毫无意义。这种极端的情况虽然极少出现，但许多站点都会有微妙的风向变化，在数据分析时需要做仔细考虑。此外，光、土壤湿度、土壤结构、叶面积以及物种种类组成的空间异质性会导致温室气体源／汇强度的水平梯度。而其植被类型的变化也会造成表面粗糙度的变化，当风通过不同粗糙度或者不同源/汇强度表面的区域时，就会产生非常明显的平流效应（Raupach & Finnigan, 1997 Baldocchi et al., 2000）。图 3 不同下垫面的地表粗糙度（参考 于贵瑞&孙晓敏，2006）地表植被类型的突然变化会导致气流的变化，如气流在从高大森林向低矮草地移动时，会在森林边缘形成回流区(如图 4所示)，导致近地面和上方气流方向不一致，其水平长度尺度(距离)等于冠层高度的2-5倍(Detto et al., 2008)。图 4森林边缘附近湍流结构的概念模型（参考Detto et al., 2008）2.2冠层高度通量足迹Footprint描述了EC系统能够观测到的“源区域”，提供了每个表面元素对测量的垂直通量的相对贡献。Footprint取决于观测高度、表面粗糙度和大气稳定度等。如图 5所示，通常来说，传感器的观测高度越高，就越能观测到更远、更广的区域（Horst & Weil, 1994），也便于捕捉植物冠层上方混合良好的边界层中的通量交换。但是观测高度也不是越高越好，在大气层结稳定的条件下（如夜间），过高的观测高度可能会使观测到的“源区域”超出感兴趣的研究区域。因此应该预先计算并确保来自感兴趣区域的通量贡献至少为90％（Gö ckede et al., 2004），在稳定条件下至少50％的时间以确保适当的数据覆盖不同的风向和不同的天气条件。图 5观测高度与通量足迹基于Munger（2012）等确定塔/测量高度（hm）的原则（如图 1），可能存在准确测量实际观测高度和冠层高度的困难，需要考虑后期调整高度的可能性。观测高度必须用三维超声风速计测量路径的中心来确定，其值取决于感兴趣的生态系统的冠层高度（hc），冠层高度值不需要特别准确：采用主要冠层的平均预期高度是合理的。对于冠层高度在生长季节中快速变化的农田、草地和种植园以及同样具有快速变化特性的冰雪下垫面，塔架设计必须考虑允许通过改变塔架高度（例如伸缩式塔架设计）或通过移动传感器来改变测量高度。随着时间的推移为了确保相同的通量观测源区，可以考虑改变测量高度，遵循的原则是测量高度与冠层高度的0.76倍之间的差值保持在一个确定数值的±10%左右。但这种调整的频率不用特别频繁，最多在植被生长期或在积雪季节每隔一周进行。假设在植被生长期开始时的裸土，其测量高度为2 m，在冠层高度达到1.2 米前，不需要改变测量高度；在植被达到1.2米后（例如增加约0.5-0.8米）开始提高测量高度，然后保持测量高度与冠层高度的0.76倍之间的差值保持在一个确定数值。改变表面高度（由于生长和积雪）以及改变测量高度必须准确记录，因为这必须在后期数据处理中考虑。2.3地形影响EC法测量通量假设了地形水平，这样可以保证地形的坐标系和传感器坐标系方向一致，避免平流、泄流效应的影响。图 6复杂地形对EC观测的影响在复杂的地形条件下，风吹过小山时会引起气流的辐合或辐散运动，产生平流效应（Kaimail & Finnigan, 1994）。存在有局地风场影响的站点，在夜间大气稳定，垂直湍流输送和大气混合作用较弱，CO2的水平和垂直平流效应的影响是很重要的（于贵瑞&孙晓敏，2006）。Mordukhovish & Tsvang（1966）的研究表明，斜坡地形能导致水平异质和通量的辐散。对于设在地势较高的观测塔，在夜间对流比较弱时，通常会因CO2沿斜坡泄流而造成大气传输的通量低估，最后导致生态系统净生产力的估算偏高；对于在地势较低沟谷中的观测塔，其问题更加复杂，如果外部的大气平流/泄流通过观测界面进入生态系统，会高估光合作用吸收CO2的能力；如果外部的大气平流/泄流不能通过观测界面，而是从观测界面下部直接进入生态系统，则会在生态系统中暂时储存，最终输出生态系统，造成对呼吸作用的高估。在大多数情况下，实际地形难以满足地形水平的假设，这就需要进行坐标旋转，以消除平流项的影响。当安装铁塔的斜坡坡度特别大时，可以考虑将原本应水平安装的超声风速计调整为与地面平行。3、塔及塔附属设施的影响3.1塔体本身塔本身对观测的影响可分为塔本身对风场的影响，以及塔的偏转、震荡对测量过程的影响两种。3.1.1 对风场的影响自然气流无论是经过几十米的观测塔，还是遇到几毫米的仪器翼梁或电缆，各种尺度的障碍物都会使流线发散，从而导致用于计算通量的流线分离，称为流体失真，流动失真以难以看见的方式影响测量，其影响只能在塔的设计建造阶段进行最小化。在塔的迎风侧（上游），风速受到影响会有所降低。受流动失真影响的逆风距离与障碍物大小的立方成比例，并随着距离的立方体而减小(Wyngaard, 1981, 1988)。在塔的背风侧（下游），风速也减弱，这种效果随着风速的增加而减小（湍流的更快速重构）并且受到障碍物的长度和宽度的影响。图 7 展示了在高塔的迎风侧观察到的风向上的偏转与加速， 图 8则展示了高塔顶部和底部方向迥异的风向。这是由于在背风侧下方产生的回流区造成的，障碍物(塔)尺寸越大，回流区就越容易发展得更大。在塔基通量观测中，森林生态系统的观测常需要10m以上的高塔作为基础，容易导致回流区的产生，回流也增加了向上流动的倾向，并加强了烟囱效应，这可能会显著影响风的测量和干扰混合比梯度。图 7 在塔的迎风侧观察到风向上偏转和加速(引自Sanuki and Tsuda, 1957)图 8 塔顶部的西风流（离地面10米）和离地面2米处的东风回流(引自Vaucher et al., 2004)在建造塔时，尽量选择塔身纤细、结构较少的铁塔，避免对风场的影响，也要注意控制林窗的大小，避免人为形成回流区域。此外，应该尽量减少树木和树枝的移除，因为它们对风的阻力作用可以减少这些回流区域的形成。选择纤细塔体的同时也要保证塔体足够坚固，以确保安全的维护通道和应对整个观测周期中的极端环境。当塔架底座和结构由于受到外界辐射而加热引起对流循环时，可以观察到烟囱效应。这增强了气流的垂直偏转，从而使更多的空气向上移动。烟囱效应取决于基础和塔的质量和热容量、塔的形状、对树冠的干扰程度（清理/切割塔构造的树木）和站点的净辐射量等。烟囱效应是不可避免的，应尽量减少混凝土基础和塔架结构，塔的的横截面也尽量不超过2 x 3 m (Munger et al., 2012)。塔体结构对经过气流的扭曲变形和烟囱效应应该通过专业的方式或通过建模方法（Griessbaum & Schmidt，2009）进行调查（Serafimovich et al., 2011）。3.1.2 对测量过程的影响塔体本身随风速的运动会导致测量中的系统不确定性；塔的移动应限制在0.02 m s-1（即测量风速的精度），并且不应具有在1到20 Hz之间与风向共同变化的力矩（谐波效应）；快速响应加速度设备可用于量化塔运动，逐点校正还需要快速响应测斜仪测量以确定旋转速率以及加速度；由于在塔上工作的人员而导致的塔架运动不会随着风或标量交换而变化，但可能会扰乱风场。3.2塔上横臂在1976年的国际湍流对比实验中，一些报告显示直径0.05 m的水平支撑结构造成的平均上升风速为0.1 m/s (Dyer, 1981)，它大到足以使涡动相关测量无效。因此，风速计安装臂的尺寸也要尽量小，只需要提供一个安全稳定的测量平台就可以了。王国华等利用成熟的计算流体软件，对布置多个支撑观测仪器的支架所导致的大气边界层风场失真进行定量仿真。他们发现，当支架间距小于6倍的支架直径D或来流风向角小于30°时支架附近流场受到明显的相互干扰。通过对不同来流风向及支架间距离模拟结果的对比分析，认为使用多支架进行多点联合观测时，支架应沿垂直于观测地点常年来流主风向的展向布置。为避免不同支架相互干扰，支架间的最小距离L应大于9倍的支架截面直径。此外，横臂本身需要足够稳定以支撑仪表，可以通过增加侧臂和拉索的方式，以避免横臂的扭矩和振荡。3.3塔下建筑物3.1.1一节讨论了塔体本身对风速和风向造成扭曲从而影响风场的作用，塔下其他障碍物（如设备房间、供电小屋等）也存在这种作用，如图 9 所示。图 9 从障碍物侧面看的迎风流畸变和背风侧流畸变的概念图（引自Davies and Miller, 1982）回流效应在高大的森林冠层中最为明显，但较矮的草地和作物冠层也必须考虑，特别是在附近存放其他设备的房屋的情况下。因此，应尽可能地减少这种流动变形源，在不可减少的情况下，障碍物应远离观测塔，避免对风场的影响。参考文献1. Raupach M R , Finnigan J J . The influence of topography on meteorological variables and surface-atmosphere interactions[J]. Journal of Hydrology, 1997, 190(3-4):182-213.2. Baldocchi D , Falge E , Wilson K . A spectral analysis of biosphere-atmosphere trace gas flux densities and meteorological variables across hour to multi-year time scales. 2000.3. 于贵瑞, 孙晓敏. 陆地生态系统通量观测的原理与方法[M]. 高等教育出版社, 2006.4. Detto M, Katul G G, Siqueira M, et al. The structure of turbulence near a tall forest edge: The backward‐facing step flow analogy revisited[J]. Ecological Applications, 2008, 18(6): 1420-1435.5. Horst T W, Weil J C. How far is far enough?: The fetch requirements for micrometeorological measurement of surface fluxes[J]. Journal of Atmospheric and Oceanic Technology, 1994, 11(4): 1018-1025.6. Gö ckede M, Rebmann C, Foken T. A combination of quality assessment tools for eddy covariance measurements with footprint modelling for the characterisation of complex sites[J]. Agricultural and Forest Meteorology, 2004, 127(3-4): 175-188.7. Munger J W, Loescher H W, Luo H. Measurement, tower, and site design considerations[M]//Eddy Covariance. Springer, Dordrecht, 2012: 21-58.8. Kaimal J C, Finnigan J J. Atmospheric boundary layer flows: their structure and measurement[M]. Oxford university press, 1994.9. Mordukhovich M I, Tsvang L R. Direct measurement of turbulent flows at two heights in the atmospheric ground layer(Atmospheric turbulence statistical characteristics dependence on stratification and elevation from heat flux and wind friction stress characteristics)[J]. ACADEMY OF SCIENCES, USSR, IZVESTIYA, ATMOSPHERIC AND OCEANIC PHYSICS, 1966, 2: 477-486.10. Wyngaard J C. The effects of probe-induced flow distortion on atmospheric turbulence measurements[J]. Journal of Applied Meteorology and Climatology, 1981, 20(7): 784-794.11. Wyngaard J C. The effects of probe-induced flow distortion on atmospheric turbulence measurements: Extension to scalars[J]. Journal of Atmospheric Sciences, 1988, 45(22): 3400-3412.12. Sanukii M, Tsuda N. What are we measuring on the top of a tower?[J]. Papers in Meteorology and Geophysics, 1957, 8(1): 98-101.13. Vaucher G T, Cionco R, Bustillos M, et al. 7.3 FORECASTING STABILITY TRANSITIONS AND AIR FLOW AROUND AN URBAN BUILDING–PHASE I[J]. 2004.14. Griessbaum F, Schmidt A. Advanced tilt correction from flow distortion effects on turbulent CO2 fluxes in complex environments using large eddy simulation[J]. Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society: A journal of the atmospheric sciences, applied meteorology and physical oceanography, 2009, 135(643): 1603-1613.15. Serafimovich A, Thomas C, Foken T. Vertical and horizontal transport of energy and matter by coherent motions in a tall spruce canopy[J]. Boundary-Layer Meteorology, 2011, 140(3): 429-451.16. Dyer A J . Flow distortion by supporting structures[J]. 1981, 20(2):243-251.17. 王国华, 贾淑明, 郑晓静. 观测支架引起的大气边界层风场的失真规律[J]. 兰州大学学报: 自然科学版, 2012, 48(5): 71-78.Davies M E, Miller B L. Wind effects on offshore platforms-a summary of wind tunnel studies[R]. National Maritime Inst., Feltham (UK), 1982.为了保障各位老师同学从仪器维护的工作中解放出来，做数据的使用者，把更多的时间和精力用在数据深度分析和科学价值发掘方面，我们特提供以下技术服务：站点长期正式运维基于站点管理、工作流程/规范、设备安全、系统优化、设备/数据预警、站点/设备监控、数据分析、科研成果凝练和挖掘等多方面综合执行。站点短期巡检发现目前设备安装、使用、维护、运行状态等影响数据质量的问题。数据远程综汇系统升级建立系统平台，对站点运行状态和数据质量进行预警、监控等。数据整理分析和深度挖掘通过数据整理、插补和分析，形成数据质量分析报告；同时深入挖掘数据背后的科学信息，可以多方面地支撑文章写作、项目申请、专利以及软件著作权申请等工作。通量观测技术培训（涡动相关系统、闪烁仪系统等）根据用户的实际需求，可以有针对性地培训涡动通量观测和设备运行的基本原理，数据处理的基本流程，通量数据处理软件介绍及实际操作演示，通量、气象设备日常维护以及仪器标定，站点选址等相关内容。提供远程视频和上门现场培训等多种方案。

大气颗粒物和臭氧污染来源解析、重污染过程成因分析、扬尘天气颗粒物污染成因分析等，是大气环境综合观测研究站的基础功能。与城市常规环境空气质量监测站不同，大气环境综合观测研究站的配置以自动化设备为主，观测参数多样，探测空间更加立体化，可实现多参数、多维度、多污染物的综合观测。因此，大气环境综合观测研究站也被称为大气超级站。近年来，基于生态环境部京津冀及周边大气环境综合观测研究站建设开展，逐步形成了“1+6+3”模式观测网（即“1”：中国环境科学研究院主站；“6”：廊坊、天津武清、天津、保定、石家庄、邢台；“3”：太原、济南、郑州），所得的大量环境观测数据和研究成果，为不少城市大气环境污染特征评估及成因溯源提供了重要技术支撑。大气超级站如何运行？“1+6+3”模式观测网是怎么建成的？记者近日采访了中国环境科学研究院大气研究所副所长、大气超级站负责人高健。开展8个领域观测研究，积累大量原始数据2007年启动建站，2011年实现自动化运行，十几年来，大气超级站重点针对颗粒物、臭氧、气象等多个观测领域的颗粒物化学成分、物理特征等十余项指标开展长期连续观测，形成各类观测研究数据超10亿条……在中国环境科学研究院大气所科研楼三层楼顶，记者见到了大气超级站的“真容”。站房面积约200平方米，7个观测室呈纵向一字排列，包括颗粒物质量浓度及气体污染物观测室、在线颗粒物化学成分监测室、颗粒物光学观测室等。此外，近年来中国环境科学研究院的研究团队还为大气超级站配备了恒温恒湿天平称量室、智能电镜分析室、黑炭光学实验室、传感器研发实验室等，很大程度上提升了超级站的研究能力。高健告诉记者，团队的观测研究内容分为8个领域、10个观测细分方向。例如重污染过程成因、颗粒物来源精细化解析、臭氧生成机制与来源等。记者走进大气成分分析实验室，看到不少仪器正在工作着。这里配有高效液相离子色谱分析仪、总有机碳分析仪、EC/OC分析仪、电感耦合等设备，为了保证大气环境综合观测及样品分析的顺利进行和质量保证，还建成了恒温恒湿天平称量室，可进行稳定的温度和湿度控制，并消除震动、湍流等影响。“京津冀大气颗粒物动态源解析关键影响因子评估与综合验证、华北地区大气氮氧化物非均相化学及其对大气氧化性和区域空气污染的影响、京津冀及周边地区重污染过程颗粒物动态源解析……”大气超级站的主站于2021年正式通过生态环境部验收，建设期间，高健团队承担和参与了多项国家及部委重大科研项目。高健说：“这些研究成果为精细化开展重污染过程中颗粒物污染溯源提供了重要支撑。”组建“1+6+3”观测网，为大气污染防治提供科技支撑中国环境科学研究院大气所的西南方向，位于中原地区的河南省郑州市有一座大气超级站子站，它是生态环境部京津冀及周边大气环境综合观测研究站“1+6+3”模式观测网的最远端。“1+6+3”模式观测网是高健团队2014年以来与京津冀及周边典型城市合作建立的，包括北京、天津及河北的多个核心城市，以及山东、河南两省省会。除大气超级站的主站外，天津、济南、石家庄、郑州、太原、廊坊、保定等子站也配有相应的观测硬件设施。谈及它们之间的联系，高健表示：“主站由中国环境科学研究院投入建设，子站由各省市进行建设，主站与子站是协同合作关系。”正是依托这样“科研+业务”的合作关系，“1+6+3”模式观测网的定位基本成型，即针对大气污染防治重点地区（京津冀及周边），立足典型超大城市，建立区域大气环境科学综合观测研究平台。“我们将管理支撑目标分为短期和长期两个方向。短期目标是针对京津冀及周边区域大气重污染过程开展应急溯源，长期目标是对国家重点大气污染成因及防治政策落实效果进行评估。‘十三五’‘十四五’观测的重点是PM2.5，‘十五五’将聚焦PM2.5和臭氧复合污染。”高健说。此外，作为中国环境科学研究院科普教育基地建设试点站点，主站开展了科普基础设施（楼梯玻璃幕墙）改造、科普展品（主题展板及宣传手册）制作等，共接待参观人员（社区居民、中小学生、国外留学生）达500人次。为了更好地为重点地区PM2.5和臭氧协同控制提供高质量的支撑，今年，中国环境科学研究院将对大气超级站主站进行升级改造，包括实验楼改造、主站扩建、配套升级等，也将与山东、河南、河北等省级环境监测站开展更大范围的联网合作观测。“下一步，我们将聚焦于业务需求和学术前沿的实验方向设计，继续开展长期、稳定、持续、开放的大气综合观测，为开展区域或城市大气科学研究做好原始数据积累。”高健表示。国内大气超级站快速发展，高质量发展是必行之路大气超级站自动化程度高、观测参数多，具有较强的研究属性。作为大气环境观测研究的重要组成部分，近20年来，随着我国大气污染防治需求和治理力度的加大，各地大气超级站建设得到快速发展。2016年初，高健团队利用调查问卷方式调研了国内的60余个大气超级站，发现这些大气超级站一多半集中建设在我国华北和华东地区。近年来国内省级大气环境综合观测站（等同于大气超级站）或组分站（简化版本的大气超级站）也得到快速发展，例如山东省数量超过15个，河南省数量超过10个。河南、安徽、广东等省份均已建设完成一批包括省级超级站在内的综合观测网（或组分网），多数站点具备超级站规模和能力。目前，我国各地大气超级站建设和运维费用一般来自于省市财政经费，其主要功能是用于开展城市或省内大气污染溯源及成因分析。一些省份逐渐形成了超级站网，在联网观测分析上逐渐具备优势。高健表示，在大气超级站的建设和应用过程中，应进一步完善数据质控和质量管理制度，加强对监测和数据分析人员的培养，规范数据分析流程和方法，逐步建成完善的业务化监测和管理体系。同时加大与高校、研究院所等科研单位合作力度，共同深入挖掘数据价值，让超级站在我国大气污染防治乃至降碳减污领域发挥更大的作用。

第三届中国温室气体监测研讨会”将于2023年11月18日至19日在上海召开，会议由复旦大学大气与海洋科学系承办，采用线下会议的形式。 一、会议背景 2015年《巴黎协定》签署，目标将全球平均气温较前工业化时期上升幅度控制在2摄氏度以内，并努力将温度上升幅度限制在1.5摄氏度以内，随后全球各国积极为应对气候变化行动制定计划。2020年9月中国明确提出2030年前“碳达峰”与2060年前“碳中和”的双碳目标。及时掌握准确的温室气体排放信息是实现《巴黎协定》目标和双碳战略的前提。《政府间气候变化专门委员会（IPCC）2006年国家温室气体清单指南2019修订版》首次完整提出基于大气浓度观测反演温室气体排放量，进而验证传统自下而上清单结果的方法。2020年世界气象组织（WMO）成立全球温室气体综合信息系统（IG3IS）计划，并组织编写《城市温室气体排放监测最优做法》（Urban Greenhouse Gas Emission Observation and Monitoring Best Research Practices）和《国家温室气体排放监测最优做法》。为了促进中国温室气体监测的同行交流，2019年和2020年分别在中国科学院大气物理研究所和线上举行了第一届和第二届“中国温室气体监测研讨会”，研讨了中国温室气体监测进展和应用，成立了“中国温室气体监测联盟”，并在AAS、AOSL和CCR联合发表专刊“Atmospheric GHG measurement and application in China”。近几年来，我国环境、气象、海洋、林业等业务部门分别开展了全国尺度、试点城市、重点行业、海洋及林业等的温室气体排放和碳汇监测。国家科研计划以集成化、自动化、智能化为主攻方向，推动形成一批自主知识产权的监测装备。但是，如何准确定量多种温室气体排放时空变化规律，特别是区分自然源和人为源CO2排放，依旧是国内外科学研究和业务体系的难点和挑战。在国内外新形势下，第三届“中国温室气体研讨会”将聚焦温室气体监测评估对双碳目标的支撑以及新技术新方法的应用，推动我国温室气体监测同行交流，为建立有效的温室气体监测体系提供精准的科学理解、技术支撑和解决方案。二、目的1）促进中国温室气体监测同行交流2）研讨温室气体监测评估对双碳目标的支撑3）推动中国温室气体监测仪器自主研发和应用三、会议主要信息会议时间：2023年11月18至19日注册时间：2023年11月17日14:00-20:00会议地点：粤海酒店 牡丹厅（上海市虹口区逸仙路328号）交通和住宿指南见下文五、组委会姚波（联合主席，复旦大学大气与海洋科学系/大气科学研究院）曾宁、刘毅、韩鹏飞（联合主席）（中国科学院大气物理研究所）陈辉林（南京大学大气科学学院）刘诚（中国科技大学精密机械与精密仪器系）吕洪刚（国家海洋环境预报中心）牛振川（中国科学院地球环境研究所）孙康（中国环境监测总站）王绍强（中国地质大学（武汉）地理与信息工程学院）六、会议内容专题1：区域、城市尺度及海洋等的碳监测和反演——案例和经验专题2：监测和反演的质控及自上而下（Top-down）和自下而上（bottom-up）方法的比对验证专题3：温室气体监测新技术新方法和国产温室气体监测仪器研制进展七、会议日程11月17日下午：会议报到、注册11月18日上午：开幕式及特邀报告下午：专题1报告及集体讨论11月19日上午：专题2及集体讨论下午：专题3及集体讨论、闭幕总结报告形式：口头报告或快闪八、会务费用会议不收取注册费，往返交通及食宿自理

安徽理工大学力学与光电物理学院副教授吴宏伟团队，针对声学系统中速度矢量场的矢量特性和分布调控展开理论研究和实验观测，实现了速度场的斯格明子模式分布和局部调控，有效拓展了操控矢量场的途径，为未来实现高速、高密度声波信息存储和传输提供了更多调控自由度。相关研究成果日前发表于《应用物理快报》。 实验观测声学斯格明子模式的局部调控 安徽理工大学供图斯格明子最早是由英国物理学家Tony Skyrme在高能物理中提出的一种拓扑孤立子。近些年，人们在不同物理系统（包括玻色爱因斯坦凝聚、磁性材料、光学系统等）中观察到了斯格明子模式，并发展衍生出各式各样的斯格明子分布，这种特殊的矢量场分布有望代替传统的计算机硬盘，实现超紧缩的数据存储器。 “声波作为经典波之一，在日常生活、生产中起到重要作用。借助于声学超构材料设计，构造特殊声波的速度场分布可以实现对声波传输操控，以推动声波在生物医学、传感检测以及信息传输与存储方面的应用。”吴宏伟向《中国科学报》介绍。近年来，斯格明子模式由于其特殊的实空间拓扑保护性和巨大的应用前景，使其成为不同物理分支中研究的热点和前沿方向。然而，与光学这种矢量场相比，声波过去一直被认为是无旋标量场。直到最近，人们才认识到声学系统中结构声场可以产生有旋速度场矢量。因此，在声学系统中研究速度场的斯格明子模式分布，不仅对实际的声波信号传输和存储具有重要意义，对认识声波的矢量特性也具有一定科学价值。吴宏伟团队率先在声学领域开展斯格明子模式研究，设计了阿基米德螺旋线型的亚波长超结构，实现了局域型声学斯格明子模式，实现对声波信号的数据存储。研究发现，这种螺旋结构不仅可以支持多频率的斯格明子模式，而且具有易激发和样品制作简单等优点。“我们研究发现，这种物理机理来自于超结构表面的沟槽对声波产生了一种束缚作用，形成具有高传播波矢的声学表面波，进而在结构表面干涉产生特殊的声速矢量场的分布。”吴宏伟说。传统的斯格明子模式按照矢量场分布类型，通常可以分为Néel型、布洛赫型、反型斯格明子等，这些类型的斯格明子模式具有固定的矢量场分布特征。为进一步操控斯格明子模式的矢量场分布，课题组在前期工作的基础上，进一步提出一种梯度超结构方案，实现Néel型斯格明子模式内部矢量场的局部调控，产生紧缩或扩张矢量场分布。通过3D打印实际下凹、平整、和上凸的样品，从实验上实际观测到了斯格明子模式的紧缩、平缓和扩张的速度场分布。这种斯格明子模式内部局部操控的方法不仅对Néel型模式，对其他类型的模式也具有同样的调控作用，并且依然保持了斯格明子模式的拓扑保护性。研究结果有效拓展了操控矢量场的途径，为调控速度矢量场分布提供了更多的自由度。审稿专家认为：“作者在声学领域提出了一种全新的方法，产生Néel型的斯格明子，并通过实验观测到了斯格明子模式的局部操控以及拓扑保护特性，在声波信息传输与存储方面有着重要意义。”

为加强中国环境监测总站（以下简称总站）科技创新水平，助力北京冬奥会空气质量保障顺利进行， 9月18日，中国科学院大气物理研究所杨婷博士一行赴总站预报中心开展专题研讨交流，针对雷达和大气颗粒物组分观测同化技术研究和应用工作进行深入交流。总站总工程师李健军、预报中心副主任刘冰和大气室、预报中心相关人员参加了此次研讨。会上，中科院大气所杨婷博士以冬奥会同期华北地区污染过程为个例，细致地介绍了地基激光雷达以及PM2.5组分同化技术在空气质量短临预报和污染溯源追因中的应用。结果表明，通过滚动式引入激光雷达观测网和组分监测数据，可以改进颗粒物组分和污染团垂直结构的模拟能力，16小时预报时效内改善效果尤为显著。此外，同化后的模拟结果可再现污染气团在三维空间内的传输过程，将其与高架源等排放清单相结合，可用于对突发污染过程的追因和溯源。预计此项技术的业务化将为区域污染过程的预报和分析提供针对性的精细化技术支持。按照站领导开展冬奥会空气质量保障技术支撑研究准备工作安排，总站预报中心将联合大气室，同中科院大气所研究团队一道持续推进相关大气污染物同化新技术的研究和应用，切实深化科研与业务相结合，为总站开展污染过程的回溯分析、走航观测等工作提供技术支持。此外，计划进一步拓展研发激光雷达走航数据应用模型同化方法，推进相关同化技术对冬奥会同期污染过程分析研究与应用试验，做好北京冬奥会空气质量保障的技术储备。

疲劳研究的一个核心问题是疲劳裂纹萌生和损伤演化的微观过程。因此，量化和表征不同取向晶粒/晶界的变形/损伤与循环周次之间的关系，对于揭示疲劳机理、建立准确的疲劳寿命模型具有极其重要意义。然而，现有的原位扫描电子显微镜（Scanning Electron Microscope, SEM）或原位电子背散射衍射（Electron Backscattered Diffraction, EBSD）方法，难以实现大载荷、高频率、不同应力比等条件下微结构和损伤演化研究。 力学所非线性力学国家重点实验室微结构计算力学课题组孙成奇研究员等将常规试验机（如MTS试验机）与EBSD观测技术相结合，发展了一种可以实现大载荷、高频率、不同应力比下微结构和损伤演化的准原位EBSD观测方法，并研究了深海载人潜水器耐压舱用钛合金和增材制造钛合金在（保载）疲劳载荷下的变形和损伤行为。 研究发现，α晶粒中是否能形成孪晶取决于晶粒的晶体学取向和加载条件，一定程度的保载应力促进可以发生孪生的α晶粒中孪晶的形成（图1a）；观测到随着循环周次增加α晶粒中取向差增大和亚晶粒的形成（图1b），以及α晶粒中由于孪生而形成亚晶粒的过程（图1c），为循环载荷下位错滑移和孪晶的形成都可以诱导晶粒的细化提供了直接证据。 研究也表明，一定程度的最大应力保载有利于脆性微裂纹的形成，但如果保载应力高或保载时间长，保载引起的塑性变形会抑制脆性微裂纹的增长，并诱导延性破坏模式。该研究从微观尺度解释了保载应力和保载时间不同而导致的不同失效机制。 　　　　图1 a: 发生孪晶的α晶粒c轴与施加轴向应力之间夹角和柱面滑移施密特因子（Schmid Factor, SF）关系； b:α晶粒内取向差变化和亚晶粒形成；c: 孪晶增长和亚晶粒形成相关研究得到国家自然科学基金基础科学中心“非线性力学的多尺度力学研究”项目(11988102)等支持。部分研究结果与北交大合作完成，主要研究成果发表在Int. J. Fatigue 2023, 176: 107897；Int. J. Fatigue 2023, 175: 107821

双光子显微镜是对深层散射组织进行活体观测不可或缺的仪器，以其远超单光子显微成像的穿透深度而受到生命科学和医学研究的广泛关注。然而，传统双光子显微成像的点扫描成像模式从根本上限制了其成像通量与三维感知速度，极易受复杂活体成像环境干扰，同时激发点巨大的瞬时光强会对活体生物样本造成持续性的非线性光损伤，导致高速三维成像时长严重受限，极大地制约了病理学、免疫学和脑科学的发展。2023年5月12日，清华大学戴琼海、吴嘉敏、祁海作为共同通讯作者在 Cell 期刊发表了题为：Two-photon synthetic aperture microscopy for minimally invasive fast 3D imaging of native subcellular behaviors in deep tissue 的研究论文。该研究首次提出了基于空间约束的多角度衍射编码，实现非相干光孔径合成；建立了双光子合成孔径显微术（Two-photon synthetic aperture microscopy，2pSAM），“化点为针”，通过多角度针状光束的扫描在实现高速三维感知的同时，将双光子成像光毒性降低了1000倍以上；融合了戴琼海院士团队2021年同样在 Cell 上所提出的数字自适应光学架构，具备高速多区域像差矫正能力，即使在恶劣复杂活体环境下依然保持近衍射极限的空间分辨率，并进一步提升了传统双光子成像的穿透深度。基于此，2pSAM能够在哺乳动物深层散射组织中非侵入式地观测大范围亚细胞级动态变化，将毫秒级三维连续观测时长从数分钟提高到数十小时，为系统性地研究大规模细胞在不同生理与病理状态下的交互作用打开了大门。交叉研究团队利用2pSAM在小鼠活体观测到了一系列新现象，包括急性脑损伤后脑组织内周的多细胞互作，神经元在超长时程连续观测下展现出对视觉刺激的表征稳定性与功能多样性，以及首次完整高速记录下了小鼠免疫反应过程中淋巴结生发中心的形成过程，为病理学、脑科学和免疫学的研究打开了新窗口。传统双光子显微镜使用“点扫描”的方案对三维样本进行扫描，类似于共聚焦荧光显微镜，由于双光子成像的非线性效应使其能够获得数倍于单光子成像的穿透深度。例如，双光子显微镜在小鼠大脑皮层的最大穿透深度可以达到1 mm。然而，这种点扫描方式严重限制了双光子显微镜的三维成像速度与数据通量，并且由于在聚焦点位置极大的瞬时光强带来了非常严重的非线性光损伤隐患。2pSAM采用了轴向景深拓展的“针扫描”方案，通过改变针状光束的不同倾角实现样本三维信息的多角度投影，类似CT一样实现快速三维成像；同时，受到雷达成像中合成孔径方法的启发，通过在像面处引入针孔所带来的空间衍射编码约束，实现了非相干光的孔径合成，将多角度信息融合为大数值孔径对应的高空间分辨率；进一步利用样本的时空连续性先验，有效避免了视角扫描带来的时间分辨率损失。这样一种全新的计算双光子成像架构，在保留双光子本身深层组织穿透能力的同时，将有效成像通量提升了三个数量级以上。图1. 双光子合成孔径显微术（2pSAM）系统图除此之外，样本引起的光学像差给显微成像带来的分辨率与信噪比损失十分严重，随着成像深度的增加这种降质尤为明显。目前双光子成像中的硬件自适应光学技术主要面临着以下一些问题：1、成像系统复杂、成本高昂；2、有效校正视场有限，大视场多区域校正速度缓慢。2pSAM通过激发光编码获得了超精细的四维空间角度光场数据，能够使用数字自适应光学架构（DAO），无需在光学系统中增加额外的波前传感器或者空间调制器，就能实现信号采集与自适应像差校正的解耦，在后处理端完成大范围多区域自适应光学，显著提升在复杂成像环境中的空间分辨率与信噪比。图2. 双光子合成孔径显微术（2pSAM）结合数字自适应光学（DAO）与传统双光子显微镜（TPM）面对复杂成像条件下的结果对比。从左至右依次为：正常条件下拍摄，物镜校正环不匹配情况下拍摄，物镜为水镜且缺乏浸润水的情况下拍摄，物镜与样本之间增加散射胶带后进行拍摄长时间的激光照射会对活体样本产生严重的光毒性。研究团队发现，传统双光子显微成像由于使用飞秒激光激发与高NA会聚，在样本局部会产生巨大的瞬时光强，由此所产生的非线性光毒性在以往被极大地低估了，而一旦在长时程成像过程中，就会不断积累损伤从而影响细胞正常状态。与之对比，2pSAM化点为针，通过轴向景深拓展，在保持同样荧光激发效率的前提下，将瞬时峰值功率降低了1000倍，从而有效解决了非线性光损伤的问题。一方面能显著减少荧光探针的光漂白，对于同一类易淬灭染料，在同样激发光强下，传统双光子仅能拍摄几十个三维体，而2pSAM能够连续拍摄几十万个三维体而没有明显的信号衰减。除此之外，团队还对小鼠脑皮层中的小胶质细胞与脑损伤过程中的中性粒细胞进行了连续成像测试，发现即使使用较弱的光强，传统双光子显微成像在连续拍摄半小时以上时仍会导致大量细胞凋亡，而在2pSAM成像过程中细胞保持了正常的表型，并且相比于对照组结果无明显差异。团队通过一系列在体与离体实验充分证明了2pSAM能够将传统双光子成像的光毒性下降三个数量级以上，为长时程高速活体组织成像打开了新窗口。图3. 小鼠大脑急性开窗损伤后的皮层免疫细胞成像，TPM（左）与2pSAM（右）光漂白对比（GIF图)图4. 离体B细胞（GFP，蓝色通道）连续拍摄实验：使用PI标记细胞凋亡（红色通道），对比TPM（左）与2pSAM（右）的光毒性（GIF图）生发中心（Germinal center，GC）是次级淋巴器官中的动态组织区域，是被抗原激活后的B细胞在趋化作用引导下聚集形成的结构，也是产生高亲和力抗体及形成长期免疫记忆关键场所。但是由于GC形成的随机性和免疫细胞本身对光损伤的敏感性，完整的GC形成过程从未被高速长时间的清晰记录过。借助2pSAM，得以首次完整清晰地观测到了免疫反应下GC形成的全部过程。研究人员将带有荧光标记的抗原特异性B细胞回输到小鼠体内，随后将抗原接种到腹股沟附近以诱导引流淋巴结中生发中心的形成，并于免疫后90到110个小时内（生发中心未形成期），在大视场下持续地对淋巴结中抗原特异性B细胞的动态行为进行追踪，成功揭示了GC形成过程中B细胞的分裂增殖是GC形成的主因，辅助以周围活化B细胞的聚集。由于拍摄时长达十余小时，淋巴结本身会产生剧烈的形变，2pSAM通过多视角信息能够进行实时轴向聚焦位置反馈，实现自动对焦，有效避免了长时程拍摄过程中的样本漂移。 图5. 小鼠腹股沟淋巴结免疫反应后生发中心形成过程的完整观测和记录（GIF图）研究人员进一步借助2pSAM在患有创伤性大脑损伤（Traumatic brain injury，TBI）的小鼠和正在接受视觉条纹刺激的GCaMP转基因小鼠进行脑皮层组织的细胞动态观测。在TBI小鼠受伤区域磨薄颅骨后观测到了外周免疫细胞中性粒细胞在浸润后与内周星形胶质细胞的相互作用，如通过直接接触定向产生迁移体（migrasome）来传递物质和信息。对GCaMP转基因小鼠开颅恢复2周后进行视觉上的条纹刺激，进一步证实了长达数小时内小鼠视觉皮层神经元钙信号对不同方向条纹选择性表达的持续性和稳定性，同时也通过长时程功能数据挖掘出了多种单细胞水平的神经响应类型，体现了神经元的功能多样性。这些现象对于传统双光子显微镜而言都极具挑战，特别是会由于光毒性本身导致会导致细胞异常表现，比如会导致神经元在长时程拍摄过程中响应强度不断下降。

8月26日，中科院城市环境研究所与北仑区政府正式签约共建中科院宁波城市环境观测研究站。　　中科院宁波城市环境观测研究站项目选址北仑春晓滨海新城，预计2014年正式运行。研究站将立足宁波市，辐射长三角，面向生态环境保护、城市生态科学和环境科学与技术的发展研究，开展城市环境长期观测研究、城市生态环境与健康、城市环境治理与修复技术、环境治理工程与循环经济、城市规划与环境政策研究与开发以及技术转移、转化和规模产业化。　　宁波市委副书记、市长刘奇说，中科院宁波城市环境观测研究站暨宁波城市环境研究中心的落户，不仅有助于提升区域科技创新能力，推进低碳生态城市建设，实现经济社会全面协调可持续发展，而且有助于推进宁波传统产业高端化、高新技术产业化、新兴产业规模化，加速构建现代产业体系。

2024年07月15日中国地质调查局军民融合地质调查中心在西藏拉萨举办了雅鲁藏布江中游自然资源西藏自治区野外科学观测研究站（以下简称“雅江站”）的揭牌仪式，并召开了首次学术委员会会议。雅江站是中国地质调查局军民融合中心联合河海大学、西藏农牧学院等单位，于2020年开始建设的野外观测研究站。过去数年里，相关单位在雅鲁藏布江中游及其主要支流拉萨河、尼洋河、雅砻河等流域布局野外监测站点37处，实现了对冰川、冻土、河流、湖泊、植被、土壤等自然资源的实时监测及传输，为西藏的自然资源保护与合理开发提供数据支撑。雅江站主要立足多圈层相互作用及其影响效应的典型区和天然实验室——雅鲁藏布江流域，聚焦多圈层作用的自然资源变化过程与径流效应，开展大气、冰川、冻土、河流、湖泊、草原、森林、土壤及地下水等多圈层自然资源的观测与地理国情监测，旨在获取各类自然资源的数量、质量及变化过程等长时序数据，研究自然资源的变化规律与驱动机制，及其对生态环境的影响。揭牌仪式上，雅江站学委会主任、中国科学院崔鹏院士发表视频致辞，希望雅江站进一步凝练观测研究方向，聚焦雅江中游自然资源要素的演变及机制，为区域生态环境保护和服务地方经济发展作出贡献。 北京理加联合科技有限公司（以下简称理加联合）应邀参与了本次揭牌仪式。在会议现场，理加联合设立了展台，展示了公司的监测方案。同时，理加联合吴森分享了题为“涡动通量观测研究进展循环与生态系统多要素研究方法简介”的报告。此外，理加联合的技术人员也借此机会与参会人员进行了深入交流，共同探讨了各种技术问题和应用场景。 此次会议的圆满成功，不仅为雅江站的发展奠定了坚实基础，也为推动西藏乃至全国的自然资源科学研究与生态保护工作注入了新的活力。理加联合将以此为契机，继续深化科研创新与合作交流，为西藏的生态文明建设和自然资源管理提供更加坚实的科技支撑。

成果名称适用于单细胞内单分子动态观测的层状光超高分辨率扫描荧光显微系统的研究单位名称北京大学联系人马靖联系邮箱mj@labpku.com成果成熟度□研发阶段 &radic 原理样机 □通过小试 □通过中试 □可以量产成果简介：超分辨技术是利用随机光学重构等方法，突破光学衍射极限的一种新型显微技术，它使得我们有机会在单分子水平上观察亚细胞结构。但是传统意义的超分辨技术是基于全内反射照明的，这就使得我们可观测的样品厚度远小于细胞厚度，从而无法对细胞深处，如细胞核内的分子进行实时观测。层状光扫描技术是利用高斯光束的性质，通过光线的单方向汇聚产生亚微米级的层状光，从而可以对组织样品进行3D扫描。层状光荧光扫描显微系统有着成像速度快，光致漂白与光毒性效应小等优势，非常适合于组织及真核细胞的观测，但它的分辨率会受到衍射极限的限制。生命科学学院孙育杰课题组将这两种技术进行了优势互补，发展了新型集成芯片技术，研发出了一种适用于单细胞内单分子动态观测的新型显微系统。在基金的资助下，通过相关设备的购置和材料的加工，有力地推动了项目组相关工作的开展，其主要工作包括：（1）层状光-荧光扫描系统的实现；（2）适用于单细胞层状光成像的新型细胞芯片技术的研究；（3）单分子超高分辨率荧光技术的实现；（4）超高分辨率一层状光荧光扫描复合光路的实现。通过以上工作的开展，单分子超高分辨率荧光显微系统的样机搭建已经完成，顺利通过了第四期项目的验收。这项工作获得了国家自然科学基金委重大项目的后续支持，项目名称为&ldquo 细胞中活性分子实时动态变化与相互作用的荧光探针研究&rdquo 。应用前景：该研究成果在细胞生物学，特别是干细胞定向分化、胚胎早期发育、胞内运输等生物过程的研究领域中有着重要的应用前景。

行业动态|暨南大学吴晟课题组基于深圳356米气象塔进行实时黑碳气溶胶垂直分布观测的研究成果前言近日，气候学领域知名学术期刊Theoretical and Applied Climatology 《理论与应用气候学》，发表了暨南大学质谱仪器与大气环境研究所吴晟老师团队在关于黑碳气溶胶垂直分布的研究成果。该文章总结了通过在356米的深圳气象塔（SZMT）的五个高度（2,50, 100,200和350 m）平台上部署五台微型黑碳仪进行的实时黑碳气溶胶垂直分布观测分析的成果，重点考察了不同高度下平均等效黑碳浓度（eBC，当量黑碳浓度，把所有吸光折算成EC的浓度等效值）的日变化情况，和气象条件尤其是风速、风向的影响，并通过风玫瑰和后向轨迹分析了BC来源，同时还进行了吸收?ngstr?m指数（AAE375-880）的计算解析。团队此次的分析成果，给黑碳气溶胶垂直分布观测数据和分析提供了详实的资料，并有力地证实了很多以往相关研究的结论。First作者：孙天林（硕士研究生）通讯作者：吴晟副研究员、吴兑教授、周振教授下载链接：https://rdcu.be/b3lv2原文链接：https://doi.org/10.1007/s00704-020-03168-6DOI：https://doi.org/10.1007/s00704-020-03168-6背景介绍黑碳（Black carbon，BC）是重要的大气气溶胶组成部分，因不完全燃烧而产生。近些年，大气中黑碳的浓度显著增加不仅与大量化石燃料消耗有关，还涉及到生物质燃烧和日益增长的汽车尾气排放。黑碳的强吸光性质可改变大气的辐射特性，降低能见度，其增温效应仅次于CO2。另外，黑碳还可能吸附有毒物质并带进人体内，引起呼吸系统和心血管疾病。由于黑碳对全球气候变化、区域环境空气质量和人体健康造成的重大影响，相关研究已成为大气气溶胶及气候变化领域的科研热点。图1 深圳市356米气象塔（SZMT）采样点位置和照片上下滑动查看五个高度平台部署微型黑碳仪情况图文解析图2 a-e为五个采样高度的eBC浓度概率密度分布。红色实线表示对数正态分布函数拟合曲线，N表示数据量，f为不同高度的eBC的箱须图eBC浓度整体表现出随高度升高而下降的趋势。eBC在2和50 m处具有双峰分布特征，在100、200和350 m处呈单峰分布，主要是因为近地面（2和50 m）受污染影响更大。图3 eBC日变化。红色圆表示小时均值。图4 eBC垂直廓线从图3和图4来看，eBC日变化呈现双峰分布的规律，5个高度峰值均出现在9:00-10:00与19:00-21:00之间，出现在夜晚的高峰随着高度增加，峰值略有下降，早晚高峰与车辆尾气明显关联，傍晚高峰的幅度更大，范围更广，可能与深圳的交通法规有关，深圳的卡车（柴油车）在7:00至22:00禁止通行，柴油车的BC排放水平相对较高，是导致本研究中观察到的夜间高峰的原因。图4d表明，较高的排放量加之通常在傍晚出现的较低的污染混合层高度共同导致了BC在地表附近聚集。图5 eBC和PM2.5时间变化。PM2.5用阴影区域表示，eBC用实线表示图5为eBC时间变化图，可以看出eBC和PM2.5的变化趋势类似。eBC / PM2.5质量浓度比可作为PM2.5成分和来源的指标。eBC / PM2.5增加或出现峰值可能表明有高BC排放源经过观测点（例如，高排放车辆或燃烧事件）。另外，不同高度之间eBC / PM2.5的差异也可以提供一些定性的源信息。例如，eBC / PM2.5zuida值是在2 m处，这与大多数BC粒子来源于地面的事实是一致的。图6 温度（T），相对湿度（RH），太阳辐射（R）和eBC浓度的时间变化。从图6可以看出，eBC浓度的变化趋势与RH的变化趋势相似，通常与T的变化趋势相反。通过对图表趋势和特殊事件的分析，发现风速相比其他气象因素对eBC浓度的影响较大。图7 在350 m处测得的AAE375–880的日变化。红色圆表示小时均值吸收?ngstr?m指数（AAE）可用于定量BC气溶胶光吸收随波长变化的特性。本研究中，采用了375 nm和880 nm来测定AAE375–880。通过分析不同时段的AAE375–880值的变化，得到AAE375–880与实际污染的关联以及与颗粒物老化的关联。文章结论1.在深圳市356米气象塔的5个高度（2, 50, 100, 200和350 m）平台上进行的BC观测分析，发现BC浓度垂直分布随高度增加而降低的规律，不同高度BC的变化具有很好的相关性，观察到BC日变化中的双峰规律。2.在整个观测期间，BC与PM2.5的比值相对稳定。气象因素特别是风速可能是导致BC浓度升高的关键因素。BC风玫瑰分析表明，不同高度的高BC事件来源于不同方向的贡献，确认本地一次排放源的贡献。后向轨迹分析表明，来自华中地区的气团的BC浓度水平比其余三个方向高很多。AAE375–880在350 m处表现出明显的日变化规律，可能与老化和新鲜排放的BC的占比贡献有关。3.在未来的研究中将气象塔和无人机观测两种方法结合使用可以为BC垂直廓线的观测与研究提供更多信息。相关仪器microAeth 微型黑碳仪点击查看大图1、MA200 (AethLabs, CA, USA),which provides BC measurements at five wavelengths.公众号主页菜单[产品资讯]→[碳分析模块]→《microAeth微型黑碳仪》http://www.bmet.cn/index.php/Index/productdet/ qcid/130/spid/224.htmlMA2002、AE51 (AethLabs, CA, USA), which reports BC at 880 nm only.公众号主页菜单[产品资讯]→[碳分析模块]→《microAeth微型黑碳仪》http://www.bmet.cn/index.php/Index/productdet/cid/131/spid/363.htmlAE51往 期 回 顾点击“阅读原文”查看文章详情

为长期系统地对农业生产要素及其动态变化进行科学观察、观测和记录，阐明内在联系及发展规律，以促进农业科技创新、指导农业生产，农业部决定在全国启动土壤质量监测等农业基础性长期性科技工作。日前，农业部发布关于启动农业基础性长期性科技工作的通知。　　通知内容显示：　　系统布局　　在任务方面，涉及到土壤质量、农业环境等10个学科领域（详见附件1），起步阶段可聚焦重点指标，积累经验、夯实基础后，再全面安排。在实施主体方面，依托农业部部属三院、省地农业科研院所、涉农高校和相关技术机构等，在全国布局一批负责观测监测的国家农业科学实验站和负责数据分析研究的国家农业科学数据中心。　　总体目标　　到2020年，建立由500个左右国家农业科学实验站、10个国家农业科技数据中心和1个国家农业科技数据总中心等构成的农业基础性长期性科技工作网络，按照统一规范的数据标准，构建土壤质量、农业环境等10个学科领域的基础数据库，研究提出一系列的专业性、综合性分析报告，为科技创新、政策制定等提供服务和支撑。　　工作任务　　在土壤质量方面，重点监测土壤质量状况、肥料效应变化等。在农业环境方面，重点监测种植结构、气候变化等对农业环境的影响。在植物保护方面，重点监测农作物及草地病虫草鼠害发生、流行规律和变化趋势。在畜禽养殖方面，重点开展畜禽种质资源收集和养殖环境监测。在动物疫病方面，重点监测重要疫病分布、流行规律及发展趋势。在作物种质资源方面，重点开展种质资源收集、整理、分析以及精准鉴定。在农业微生物方面，重点开展优异功能菌株筛选、保藏、评价。在渔业科学方面，重点了解我国水生生物资源衰退原因及水产外来物种分布状况。在天敌等昆虫资源方面，重点开展优异天敌等昆虫资源的收集评价。在农产品质量安全方面，重点开展主要农产品品质鉴定、污染物残留评价及预警分析。　　工作要求　　系统布点观测：经与各省农业行政主管部门、农业科学院等充分协商，初步遴选了456个国家农业科学实验站(详见附件2)，开展试运行工作。涉农高校等单位的观测监测站点，将在农业基础性长期性科技工作启动运行、积累经验后再遴选布局。　　规范数据采集。要抓紧组建10个国家农业科学数据中心和1个国家农业科学数据总中心(详见附件3)，确保工作经费和人员队伍。围绕10个学科领域，制定工作方案和观测监测、数据采集的标准规范，经国家农业科技创新联盟组织论证后，于2017年4月正式发布实施。　　附件110个学科领域的观测监测任务序号重点任务（一）作物种质资源 01主要粮食作物种质资源精准鉴定 02主要棉油作物种质资源精准鉴定 03主要果树种质资源精准鉴定 04主要蔬菜种质资源精准鉴定 05主要经济作物种质资源精准鉴定 06主要热带作物种质资源精准鉴定 07饲用植物种质资源精准鉴定 08中国起源作物、乡土草种种质资源收集与评价（二）土壤质量 09粮田土壤理化和生物性状及田间生物群落监测 10菜田土壤理化和生物性状及田间生物群落监测 11果园土壤理化和生物性状及田间生物群落监测 12茶桑园土壤理化和生物性状及田间生物群落监测 13热区农田土壤理化和生物性状及田间生物群落监测 14设施农田理化和生物性状及田间生物群落监测 15草地土壤理化和生物性状监测 16机械作业方式对农田土壤环境影响监测 17机械化作业的技术性能参数监测（三）农业环境 18粮食主产区耕作制度和种植结构变动监测 19产地环境健康及危害因子监测 20气候变化对主要农作物影响监测 21农田水分与灌溉水质监测 22有机化学投入品对农业环境影响监测（四）植物保护 23粮油作物重要病虫种群、个体变化与抗药性监测 24果树重要病虫种群、个体变化与抗药性监测 25蔬菜重要病虫种群、个体变化与抗药性监测 26经济作物重要病虫种群、个体变化与抗药性监测 27主要热带作物病虫种群监测 28重大检疫性有害生物种群、个体变化及抗药性监测 29农作物迁飞性害虫种群、个体变化与抗药性监测 30刺吸性害虫种群、个体变化与抗药性监测 31地下害虫种群、个体变化与抗药性监测 32农田杂草监测 33农田鼠种群、个体变化与抗药性监测 34作物流行性病菌变异与抗性监测 35重要病虫对主要粮食作物主推品种致病力变化监测 36草地病虫鼠毒害草种群与个体变化监测（五）畜禽养殖 37主要畜禽种质资源鉴定 38饲料营养价值与营养需求监测 39养殖结构和养殖方式变化监测 40大中型养殖场环境变化监测 41畜禽粪便成份变化监测（六）动物疫病 42动物重要疫病监测 43动物流感病原变异监测 44口蹄疫病原变异监测 45人兽共患病病原变异监测 46寄生虫病变异监测 47细菌性病原和耐药性监测 48重点防范的养殖动物外来病监测 49重要畜禽营养代谢与中毒病监测 50动物屠宰和产品风险监测 51水产养殖重大及新发疫病流行病学监测（七）农用微生物 52肥效微生物资源收集与鉴定评价 53生防微生物资源收集与鉴定评价 54饲料/酶制剂微生物资源收集与鉴定评价 55环境能源转化微生物与基因资源收集与鉴定评价 56栽培用食用菌资源收集与鉴定评价（八）渔业科学 57中国土著鱼种生物多样性评价 58内陆流域濒危水生动物种群评价 59水产外来种调查分中心与生态安全评估监测 60近海养殖结构与环境容量评估监测 61典型流域水产养殖结构和养殖方式变化监测 62渔业水域环境污染与生态效应监测 63远洋渔场及关键渔业资源调查评估监测 64水产养殖生物种质资源鉴定、评价与种质核心群监测（九）天敌等昆虫资源 65农作物天敌昆虫及天敌螨类资源监测 66特殊生境作物天敌昆虫及天敌螨类资源监测 67新型蛋白质来源的昆虫资源收集评价（十）农产品质量安全 68粮食质量与安全科学数据监测 69油料质量与安全科学数据监测 70蔬菜质量与安全科学数据监测 71果品质量与安全科学数据监测 72畜禽产品质量与安全科学数据监测 73奶产品质量与安全科学数据监测 74水产品质量与安全科学数据监测 75特色产品质量与安全科学数据监测 76热作产品质量与安全科学数据监测 77农业投入品质量与安全科学数据监测 　　附件2国家农业科学实验站(试运行)名单　　附件3国家农业科学数据中心、总中心名单序号名称依托单位（一）数据总中心01国家农业科学数据总中心中国农业科学院农业信息研究所（二）数据中心01国家作物种质资源数据中心中国农业科学院作物科学研究所02国家土壤质量数据中心中国农业科学院农业资源与农业区划研究所03国家农业环境数据中心中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所04国家植物保护数据中心中国农业科学院植物保护研究所05国家畜禽养殖数据中心中国农业科学院北京畜牧兽医研究所06国家动物疫病数据中心中国农业科学院哈尔滨兽医研究所07国家农用微生物数据中心中国农业科学院农业资源与农业区划研究所08国家渔业科学数据中心中国水产科学研究院09国家天敌等昆虫资源数据中心中国农业科学院植物保护研究所10国家农产品质量安全数据中心中国农业科学院农业质量与检测技术研究所

韩国首尔大学科研团队公开了在智利安第斯山脉El Sauce天文台建造的7维望远镜（7-Dimensional Telescope）观测玉夫星系（NGC 253 星系）、螺旋星云和三裂星云相关信息。准确观测天体光谱随时间的变化对天文研究至关重要，现有观测技术只能对局部的少量天体进行光谱观测，难以追踪天体随时间变化的特征。科研团队开发的7维度望远镜可实现从天体位置（2维）、距离（1维）、径向速度（1维）、亮度（1维）、波长（1维）和时间（1维）进行观测，可以同时捕获1.2平方度的宽视场、40多种颜色。每个望远镜通过中带滤光片可观察两种不同波长的光，确保观测光谱的完整。该研究的巨大优势在于可让每个望远镜观测不同的波长，随时获取视场内每个像素的光谱。该研究将大幅提高天文观测的精度，有助于“多信使天文学”等研究，因而受到天文学界的广泛关注。本文摘自国外相关研究报道，文章内容不代表本网站观点和立场，仅供参考。

近年来，以深度学习为代表的计算超分辨方法可在不损失其他成像性能的前提下，提升显微图像分辨率或信噪比，表现出广阔的应用前景。然而，针对生物医学研究必需高保真度、可定量分析的图像要求，深度学习显微成像方法存在三大共性问题：受限于深度学习内秉的频谱频移(spectral-bias)问题，输出图像分辨率无法达到真值(ground truth)水平；受限于超分辨重建、去噪问题的病态性(ill-posed problem)和神经网络模型的不确定性(model-uncertainty)，重建或预测结果的真实性无法得到保障；深度神经网络的训练需要大量数据，但高质量训练数据的采集在许多应用场景下极其困难、甚至无法实现。当前，深度学习显微成像方法的研究和发展如火如荼，并表现出超越传统成像性能极限的潜力，但上述问题阻碍了现有深度学习超分辨或去噪方法在生物显微成像实验中的使用。 　　10月6日，中国科学院生物物理研究所李栋课题组联合清华大学自动化系、清华大学脑与认知科学研究院、清华-IDG/麦戈文脑科学研究院戴琼海课题组，美国霍华德休斯医学研究所博士Jennifer Lippincott-Schwartz，在Nature Biotechnology上，以长文(Article)的形式，发表了题为Rationalized deep learning super-resolution microscopy for sustained live imaging of rapid subcellular processes的论文。该研究提出了一套合理化深度学习(rationalized deep learning，rDL)显微成像技术框架，将光学成像模型及物理先验与神经网络结构设计相融合，合理化网络训练、预测过程，从而实现了高性能、高保真的显微图像去噪与超分辨重建，并结合实验室自主研发、搭建的多模态结构光照明显微镜(Multi-SIM)与高速晶格光片显微镜(LLSM)，将传统TIRF/GI-SIM、3D-SIM、LLS-SIM和LLSM的成像速度/时程提升30倍以上，实现了当前国际最快(684Hz)、成像时程最长(最长可达3小时、60,000时间点以上)的活体细胞成像性能，首次对高速摆动纤毛(30Hz)中转运蛋白(IFT)的多种运输行为以及完整细胞分裂过程中核仁液液相分离(liquid-liquid phase separation)过程进行快速、多色、长时程、超分辨观测。Nature Biotechnology针对这一工作同时发表了评述文章(Research Briefing)。 　　具体而言，李栋/戴琼海研究团队提出的合理化深度学习结构光超分辨重建架构(rDL SIM)不同于现有超分辨神经网络模型的端到端(end-to-end)训练模式，而是采用分步重建策略，首先利用所提出的融合成像物理模型和结构光照明先验的神经网络对原始SIM图像进行去噪和高频信息增强，然后通过经典解析算法进行SIM重建以获得最终的超分辨图像。相比于该团队去年在Nature Methods上提出的超分辨重建神经网络模型DFCAN/DFGAN，rDL SIM可将超分辨重建结果的不确定性降低3~5倍，并实现更高的保真度和重建质量；相比于其他去噪算法(如CARE)，rDL SIM可恢复出调制在原始图像中的莫尔条纹，并将高频信息增强10倍以上。 　　此外，针对晶格光片显微镜、共聚焦显微镜等宽场照明或点扫描成像模态，该团队提出了一种可学习的傅立叶域噪声抑制模块(FNSM)。该模块可以利用OTF信息对显微图像中的噪声进行自适应滤除。科研团队以此构建了嵌入FNSM的通道注意力去噪神经网络架构，并基于显微成像数据本身的时空连续性，提出了时空交织采样自监督训练策略(TiS/SiS-rDL)。该策略无需额外采集训练数据、亦无需保证时序数据具有时间连续性，即可实现媲美监督学习效果的去噪神经网络的训练，解决了实际生物成像实验中高质量训练数据难以获取的难题。 　　合理化深度学习超分辨显微成像方法可适用于包括2D-SIM、3D-SIM、LLSM等在内的多种显微成像模态，提供高分辨率、高保真的显微图像重建性能，相较于传统方法最多可以提升30倍的成像时程和10倍的成像速度。借助rDL成像技术，研究团队开展了诸多过去的成像手段无法开展的超分辨活体成像实验，并与Lippincott-Schwartz、中科院分子细胞科学卓越创新中心研究员朱学良、中科院遗传与发育生物学研究所研究员何康敏探讨了其潜在的生物学意义，包括：对滴落在玻片上的U2OS细胞贴壁生长过程进行双色、长时程(1小时以上)、超分辨(97nm分辨率)观测，清晰、真实地记录了细胞粘附和迁移的动力学现象，且不干扰这一漫长、脆弱的生命过程；对高速摆动纤毛以当前最快的684Hz成像速率进行长达60,000个时间点的连续超分辨观测，且过程中无明显光漂白或细胞活性损伤，并对纤毛摆动模式和频率进行统计分析；对摆动纤毛及纤毛内转运蛋白(IFT)进行超快、超分辨双色成像，揭示了IFT在行进途中碰撞、重组、掉头等多种新行为；通过对cCAS-DNA与ER进行双色、长时程、超分辨成像，观测到cGAS-DNA在保持与ER持续接触过程中的定向运动、转向或扩散等行为，拓展了对膜性细胞器与无膜细胞器相互作用机制的认知；对HeLa细胞分裂过程中的核仁磷酸蛋白(NPM1)、RNA聚合酶I亚基RPA49及染色质(H2B)进行超长时程(12秒采集间隔，2.5小时以上)的三维超分辨活体成像，实现了对完整有丝分裂过程中NPM1与RPA49两种结构形态变化的三维超分辨活体连续观测，揭示了细胞有丝分裂过程中核仁形成以及NPM1、RPA49两种无膜亚细胞结构的相变、互作规律；以10Hz的全细胞体成像帧率对高尔基体进行长达10,000时间点的连续拍摄，并实现了对完整细胞分裂过程内质网、溶酶体、线粒体等亚细胞结构的三色、高速(秒量级)、超长时程(小时量级，1000个时间点)三维观测，探究了细胞有丝分裂过程中细胞器在子代细胞中的均匀分配机制。 　　李栋/戴琼海合作团队通过人工智能算法与光学显微成像技术的交叉创新，提出了合理化深度学习超分辨显微成像框架，解决了现有深度学习成像方法分辨率损失、预测不确定性、训练集不易采集等难题，可为多种活体显微成像模态提供30倍以上的成像速度与时程的提升，为细胞生物学、发育生物学、神经科学等领域的发展提供了重要的研究工具。同时，该研究团队所坚持和倡导的人工智能算法与光学成像原理交叉创新、软硬结合的研究思路，为现代光学显微成像的发展开辟了新的技术路径。 　　研究工作得到国家自然科学基金、科技部、中科院、中国博士后科学基金、腾讯“科学探索奖”、清华大学“水木学者”计划的支持。图1.合理化深度学习超分辨显微成像神经网络架构图2.合理化深度学习超分辨显微成像方法应用概览

5月10日，国家重大科技基础设施高海拔宇宙线观测站（LHAASO）顺利通过国家验收。验收委员会认为，项目法人单位中国科学院成都分院和共建单位中国科学院高能物理研究所按期、全面、优质完成了国家发展改革委批复的建设任务，各项指标达到或优于批复的验收指标。LHAASO的1/4规模探测装置于2019年4月投入试运行，全规模探测装置于2021年7月投入试运行，整体性能可靠，具备长期稳定的科学运行能力。LHAASO充分利用特定地域4410米优越的高海拔条件和先进技术优势，成为目前世界上最灵敏的超高能伽马射线探测装置、世界上灵敏度最高的甚高能伽马射线源巡天普查望远镜，以及能量覆盖范围最宽的超高能宇宙线复合式立体测量系统。LHAASO的建成运行，使之成为目前国际粒子天体物理三大实验设施之一，对促进该领域实现重大原创突破、带动前沿交叉相关学科发展和国际合作具有重要意义。LHAASO是以宇宙线观测研究为核心的国家重大科技基础设施，2015年12月31日获得国家发展和改革委员会批复立项，项目由中国科学院和四川省人民政府共建，由中国科学院成都分院与中国科学院高能物理研究所承担建设，建设周期4年。LHAASO主体工程于2017年动工，于2021年全部完成建设，已先后通过由主管部门中国科学院组织的工艺、建安、财务、设备资产和档案五个专业组验收。此次国家验收会受国家发展和改革委员会委托，由中国科学院会同四川省组织，来自国家发改委、中咨公司、科研院所、高校等单位的近20位专家出席了验收会。LHAASO位于四川省稻城县海子山，平均海拔4410米，占地面积约1.36平方公里，瞄准的是当今最重要的科学前沿课题——高能宇宙线起源问题。它由5216个电磁粒子探测器和1188个缪子探测器构成的一平方公里地面簇射粒子探测器阵列、78000平方米的水切伦科夫探测器阵列、18台广角切伦科夫望远镜等三大阵列组成。LHAASO首席科学家曹臻介绍，LHAASO项目团队通过自主创新和国际合作，完成了多项关键核心技术攻关，首次在大视场成像切伦科夫望远镜中大规模使用新型硅光电管，改变了这类望远镜不能在月夜工作的传统观测模式，实现了有效观测时间的成倍增长；发展了基于“小白兔”技术、适应4000米以上高海拔野外工况的大面积、多节点、高精度时钟同步技术，远距离同步精度提升到0.2纳秒，达到国际领先水平；采用了国产20英寸超大型光电倍增管，将时间响应提高了3倍，观测阈能从3000亿电子伏降低到700亿电子伏，观测能力达到国际领先水平；在海量数据获取技术上取得显著进步，发展并实现了“无触发”数据获取，对宇宙线事例实现“零死时间”观测；采用特殊的数据筛选技术，对海量数据进行无损压缩，实现从海子山到高能所的实时数据传输。基于其超高的探测灵敏度，LHAASO在初步运行期间已经取得多项突破性的重大科学成果。LHAASO在银河系内发现了大量超高能宇宙加速器候选天体，并记录到人类观测到的最高能量光子，开启了“超高能伽马天文学”时代；精确测定了标准烛光蟹状星云的超高能段亮度，发现1千万亿电子伏伽马辐射，挑战理论极限。LHAASO在建设期间即开展观测，科学成果持续产出。截至目前，基于LHAASO项目发表的期刊论文累计约215篇、会议论文约156篇。LHAASO项目建设单位充分发挥中国科学院建制化研究的优势，依托设施开展观测与理论研究，并面向国内外全面开放共享。目前，已有28个天体物理研究机构成为LHAASO的国际合作组成员单位。合作组利用LHAASO的观测数据开展粒子天体物理研究，同时进行宇宙学、天文学、粒子物理学等众多领域的基础研究。LHAASO将成为以中国为主、多国参与的国际宇宙线研究中心，借助高海拔伽马天文、宇宙线的观测优势，成为独具特色、综合开放的科学研究平台。曹臻介绍，中国的宇宙线实验研究经历了三个阶段，1954年，中国第一个高山宇宙线实验室在云南东川海拔3180米的高山建成；1989至2000年，在海拔4300米的西藏羊八井相继启动了中日合作ASγ实验、中意ARGO-YBJ实验；LHAASO是我国第三代高山宇宙线观测站，目前已经成为世界上重要的粒子天体物理支柱性实验站之一，使我国在高能伽马射线天文领域的研究达到国际领先水平。

据新华社洛杉矶7月17日电 美国航天局喷气推进实验室17日宣布，去年12月升空的红外太空望远镜“广角红外测量探测器”当天完成了为期7个月的首次宇宙全面观测。　　该实验室称，在这次观测中，“广角红外测量探测器”发现了2.5万颗此前未知的小行星，其中95%的小行星为近地小行星。幸运的是，在可预见的未来，没有一颗小行星会对地球形成威胁。　　此外，该探测器还发现了15颗彗星，以及一个距地球100多亿光年、由其他星系碰撞后形成的超亮星系，同时还观察了数百个恒星体，并对其中20个的存在状态进行了确认。　　负责该项目的喷气推进实验室科学家艾森哈特说，“广角红外测量探测器”对宇宙进行了全方位的观测，不管是近地物体还是正在形成的星系，探测器都不会放过。　　按计划，在未来3个月内，该探测器将再次对宇宙进行观测，以发现更多隐藏的小行星、恒星和星系，从而补充更多的数据，帮助科学家进一步探究宇宙的奥秘。　　哈佛大学小行星中心天文学家斯帕尔说，“广角红外测量探测器”发现的近地小行星的平均体积要大于其他天文望远镜发现的小行星，科学家将根据新的发现来判断这些小行星是否会给地球带来潜在威胁。　　“广角红外测量探测器”于2009年12月14日发射升空，其主要任务是扫描探测宇宙，“挖掘”此前未知的小行星和彗星等。

地面50米范围内是沙尘暴发展变化最为剧烈的区域，绿洲防护林可以减少70%的沙尘水平通量，消减风速30.5%—52.9%，防风固沙林和农田防护林网对沙尘暴的阻截作用非常显著。这是甘肃民勤荒漠草地生态系统国家野外科学观测研究站经过5年的观测研究获取的一组结论，该站研发的“0—50米近地面沙尘观测系统”为沙尘暴灾害防治和荒漠绿洲防护体系建设提供了新的研究方法。　　这套系统由“风沙流流量监测仪”等6种自主知识产权的沙尘暴观测系统和风沙流观测仪器组成。科研人员对民勤地区沙漠、沙漠—绿洲过渡带和绿洲3种地貌的气象、沙尘、环境、土壤、植被等进行了全面监测，系统开展了沙尘暴演变过程中风场结构与变化特征、沙尘通量、气溶胶浓度、降尘结构与时空变化、不同防护体系对沙尘暴过程的影响等多方面的研究，开创了中小尺度范围沙尘空间结构新学科领域。　　“以前我国沙尘暴主要由气象部门靠卫星和激光雷达高空监测，50米以下地面条件是雷达监测的盲区，更是人类活动频繁的区域。”项目组负责人赵明介绍说，这套系统为沙尘污染预测预报和防沙固沙工程提供了科学依据，解决了世界范围内沙尘暴的研究难题，在探索荒漠生态微观演变、干旱区经济模式、沙区资源可持续利用方面具有积极作用。　　民勤县位于甘肃河西走廊东北部，石洋河流域下游，巴丹吉林沙漠和腾格里沙漠之间，是全国四大沙尘暴策源地之一。其生态状况关乎河西走廊绿洲和祁连山冰川的稳定，对黄河流域、河套平原乃至华北地区的气候环境，有着至关重要的影响。　　中国科学院院士郑晓静等专家认为，这套系统改进和完善了近地面沙尘天气野外监测研究方法，建立的风沙流定位观测数据库和沙尘样品档案库，达到国际领先水平，填补了研究空白。

2月28日，中国气象局、科学技术部和中国科学院三部门联合发布了《中国气象科技发展规划（2021—2035年）》（以下简称《规划》）。《规划》在形势和需求中指出，高精度观测仪器自主研发能力不强，气象观测智能化水平落后，空基、海基气象观测能力薄弱，非传统观测起步晚、发展慢，多源综合数据的获取和完备度亟待加强，资料同化技术落后。《规划》提出了九个重点领域和优先方向，分别为气象观测技术和方法、数据分析技术、天气气候机理研究和科学试验、地球系统模式、数字化预报技术和方法、气象服务技术和方法、人工影响天气理论和技术、应对气候变化和生态气象保障以及人工智能气象应用技术。《规划》部署了四个重大气象科技创新工程，包括气象大数据科学工程、国产超算技术应用能力提升工程、地球系统模式工程和观测装备国产化工程。针对气象科技创新体系建设，《规划》提出了七项具体措施，分别为建设高水平科技创新人才队伍、优化气象科技创新主体布局、构建协同高效的科技创新平台、加强科技基础支撑平台建设、加强科技成果转化应用、积极参与全球气象科学治理和加强气象科学普及和创新文化建设。值得注意的是，《规划》在气象观测技术和方法中指出，着眼多源观测数据的获取，开展新型探测设备和观测方法研究。研究面向地球系统的协同观测关键技术，实现对大气和其他圈层要素的高时空分辨率观测。提高对典型灾害性天气系统的实时、立体、精密观测的技术能力。提升协同观测技术水平。开展非传统观测应用技术研究。完善气象观测技术和方法标准体系。在观测装备国产化工程中，《规划》提出，研发地面、高空和大气成分高精度国产化传感器；研制基于国产芯片，具备超低功耗、声光电物理信号一体化测量处理能力的气象专用系统级模组；研究双偏振相控阵天气雷达及相关扫描28技术、观测模式和定标技术；研制基于拉曼散射、差分吸收、多普勒效应等原理的激光雷达，突破激光器等核心部件国产化难题；研究基于毫米波、地波、太赫兹和量子技术的新制式气象雷达；研制基于北斗导航的探空、水汽及反演应用的观测系统；研制基于北斗导航的短基线闪电通道精细化定位系统和超长基线的全球闪电定位系统；研制基于机载平台的空基气象载荷；研制大气成分、生态环境高精度观测装备、在线监测技术和标定技术；研究高海拔、酷热、台风、强辐射、重污染等极端恶劣环境的装备适应性技术和工艺；研制适应特殊自然环境和特殊用途的特种气象观测装备。通过工程实施，到2025年，综合探测能力达到或接近国际先进水平，全球监测能力进一步提升；非传统观测数据的收集应用能力大幅提升；气象装备国产化程度进一步提高。到 2035年，气象综合观测整体技术自主可控，我国成为气象装备强国。在加强科技基础支撑平台建设中，《规划》提出要推进科技基础支撑平台开放共享，提高大型科研仪器设备利用率；加强野外科学试验基地建设，在关键区域建设一批野外科学试验基地。原文链接：中国气象局 科学技术部 中国科学院 关于印发《中国气象科技发展规划 （2021 - 2035年）》的通知

雷电作为一种自然现象，涉及复杂的物理和大气科学问题。雷电会对人类社会构成火灾、电力故障、通信中断等直接威胁，是触发其他大气现象和生态系统变化的关键因素。因此，对雷电进行剖析具有重要科学价值和社会价值，科学家一直在追求更高的精度以更深认知这一复杂现象。 　　中国科学院西北生态环境资源研究院平凉陆面过程与灾害天气观测研究站，基于闪电甚高频辐射信号的精准脉冲匹配和误差修正，提出了全脉冲识别的闪电干涉仪定位方法，为该领域研究带来新突破。与传统的“质心”方法相比，全脉冲识别的新方法在雷电观测的精度和分辨率方面取得显著提升。该方法可增加10~20倍的定位辐射源数量，对特定的短时和快速变化的放电过程可增加近100倍，从而可在纳秒级时间分辨率上描绘闪电放电通道和分析微物理过程。该工作可更准确地探究雷电放电的触发机制、雷电通道的结构以及与雷电相关的各种自然现象。 　　相关研究成果以An improved method for analyzing broadband VHF interferometer lightning observations为题，发表在《IEEE地球科学与遥感汇刊》(IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing)上。研究工作获得国家自然科学基金、中国博士后科学基金、甘肃省科技计划项目等的支持。定位方法改进前后得到的一次多回击负地闪（CG001738）的二维图像。（a）传统方法获取的定位结果；（b）本文方法获取的定位结果 两种定位方法获取的CG001738三次直窜先导的定位结果对比，各图中位于左侧的图像是传统方法获得的定位结果，准确叠加在闪电整体形态上的直窜先导为本文方法定位的结果。（a）DL-1沿着第一个梯级先导形成的回击通道发展；（b-c）DL-2和DL-3沿着第二个梯级先导形成的回击通道发展

武大质量院发布首个质量观测报告 通过定量分析全景式展现总体质量现状　　本报讯 4月11日，武汉大学质量发展战略研究院(以下简称武大质量院)发布《中国质量观测报告(2012年)》。据悉，这是我国大学研究机构首次通过定量分析来全景式展现当前总体质量的基本状况，对我国质量问题作全面、理性而科学的评价。　　据介绍，2012年，武大质量院针对产品、工程、服务和环境质量四大领域，就质量满意度、质量安全感、质量公共服务和公民质量素质4个方面开展了大规模调查，涵盖我国28个省份48个地区，发放问卷3736份，回收有效问卷2865份，形成调研数据64.7万条。中国质量观测课题组组长、武大质量院院长程虹说：“本次调查的抽样分城市抽样和农村抽样两部分，同时，充分体现年龄、性别、职业、收入、受教育程度等多个维度的分布特征，比较全面准确地反映了我国现阶段的总体质量状况和不同社会阶层和群体对质量的看法，抽取的样本可以在全国范围内具有代表性。”　　观测数据表明：2012年我国质量发展稳中有进，消费者的总体质量满意度为62.02分，处于及格线之上，低于“较满意”的评价，高于“较不满意”的评价，总体评价为“一般”。程虹说：“应该说，这种评价比较准确地反映了我国的质量现实，特别是有很多领域如家用电器的质量满意度高于70分，进入‘较满意’的区间，反映了我国制造业在质量能力上的提升。”数据同时表明，我国质量发展存在“软实力”相对不足、企业质量主体责任地位未真正确立、消费者质量意识与行为不对称等问题。　　通过对产品质量观测数据的分析，消费者认为我国目前最具风险的质量领域是食品和药品，分别高达88.2%和77.05%，而食品领域中最需要加强治理的又是乳制品和地方小吃，特别是地方小吃在此次排名中垫底，说明这是一个较之乳制品更需要加强治理的领域。　　观测数据还证明，在我国产品、工程、服务和环境这四大领域中，消费者满意度最高的是产品质量，达64.72%，最不满意的是环境质量。环境领域的质量满意度较之最高的产品质量相差4.32分，最不满意的两大环境质量领域——空气环境和噪声环境。满意度得分分别为59.31和58.61，排在最末两位。程虹认为，“这一结果证明，中国作为世界最大的工业产品制造国，总体的产品质量状况有了巨大的进步，较之于服务和工程，尤其是环境质量满意度更高，也提示我们需要尽快向服务型经济转型，尤其是要大力构建资源节约型和环境友好型的经济发展模式。”　　在银行、通信、公交、医疗、教育等9项服务质量领域中，医疗服务质量满意度为59.89%，不仅排名最后，也是唯一的得分未达到及格线的领域，处于“较不满意”层次。人们对于医疗软能力的满意度比硬件的满意度要低，最不满意的三大医疗服务领域——医疗价格、医生态度和医生能力。医疗价格的满意度得分仅为47.77，在122项满意度指标中排名倒数第一，医生态度和医生能力的得分均处在60分以下，而这三项恰恰是决定医疗服务质量的软能力，说明现在影响医疗服务质量的主要因素已经不全是医院分布、设备投入和建筑设施这些硬能力。　　观测数据还显示，近九成消费者购买过盗版产品 而消费者普遍认为，质量维权成本高。　　据了解，该报告是武大质量院承担的国家社科基金重大项目“我国质量安全评价与网络预警方法研究”的阶段性成果。程虹表示，质量观测与现有的基于产品或基于企业的质量评价不同，其主要是基于对消费者的调查来进行质量的评价，由于消费者是质量的最终评价者，对于质量也有着最为直接的感受，基于消费者的质量观测可以得到更有效的质量信息。此次调查，目的是构建我国目前最先进的质量观测和质量评价方法,对我国质量问题作全面、理性而科学的评价，为我国质量的科学决策和有效治理提供基础性的支撑。

大化所杨学明小组首次观测到化学反应中分波共振现象　　研究成果发表在美国《科学》杂志上，图像达到了光谱精度　　 　　实验测量到的F+HD反应中后向散射HF(v=2，j=6)产物强度随碰撞能量的变化(实圆点)。红实线是理论计算的结果。观测到的三个振荡峰被归属为J=12，13，14的分波共振。图中的三维图是在1.285kcal/mol碰撞能下HF产物在各个方向的散射微分截面图。B代表后向散射方向，F代表前向散射方向。　　在实验上观测由特定分波引起的动力学现象，一直是化学动力学研究领域的一个极具挑战的课题。如今，通过设计一个世界上最高分辨率的交叉分子束散射实验，中国科学院大连化学物理研究所杨学明研究小组首次在实验中观察到了化学反应中的这种分波共振。研究成果发表在3月19日出版的美国《科学》杂志上。杨学明说：“这一反应共振动力学图像已经完全达到了光谱精度，为反应共振态动力学研究提供了一个教科书式的例子。”　　这是杨学明和中国科学院大连化学物理研究所研究员张东辉等近年来在反应共振态研究方向的又一个新的突破。在同期出版的《科学》杂志上，英国剑桥大学Althorpe教授发表评述文章，详细介绍了这项工作的学术意义。　　化学反应是旧化学键断裂、新化学键生成的过程，是化学学科的核心科学问题。在所有气相分子反应中，新化合物的形成都是通过两个反应物之间的碰撞而达成的。每一个反应必须先经过一个“过渡态区域”，在这个区域中，反应物分子中的旧化学键即将断裂、生成物分子中的新化学键即将生成。而所有的反应碰撞都是在特定的碰撞参数条件下，通过过渡态区域而进行的。这些特定的碰撞参数在量子力学中是一个“好量子数”，因此在整个反应过程中是守恒的，这些特定的碰撞参数相当于反应体系特定的转动量子态，一般被称为“分波”(PartialWave)。　　过渡态的分波结构是影响化学反应的决定性因素，也是化学动力学研究的重要基础课题。由于反应过渡态寿命非常短(飞秒量级，1飞秒等于10-15秒)，分波一般在能量上很宽且重叠在一起，因此很难在实验室观测到单个分波的结构。在绝大多数情况下，即使完全量子态分辨的交叉束实验测量的微分截面也是不同分波叠加后的平均值，因此，观测单个特定的分波结构是动力学研究领域的一个极大挑战。　　反应共振态是反应体系在过渡态区域形成的具有一定寿命的准束缚态。由于不同分波的共振态具有不同能量及较长的寿命，从而提供了一个观测单个分波分辨的动力学现象的可能。2006年，杨学明研究小组首次在低能F+H2→HF+H反应中发现了可能由反应共振引起的实验现象。张东辉与南京大学教授谢代前建立了精确的XXZ势能面并开展了动力学计算，证实了F+H2反应中反应共振态的存在。这一成果于2006年发表在美国《科学》杂志上，被两院院士评为2006年国内十大科技进展之一。　　被认为单个分波共振结构实验探测最有希望的反应体系是F+HD→HF+D反应。2008年，杨学明研究小组对这一反应体系进行高分辨的分子束散射实验研究，得到了由共振所引起的动力学实验图像。经过长时间研究之后，张东辉发现以前所有的势能面不能定量地解释F+HD反应和F+H2反应的动力学图像上的差异。为此，他与合作者发展了一个有效的更高精度的势能面构造方法。利用该方法，张东辉与厦门大学徐昕等人成功构建了目前最为精确的F+H2(HD)体系的FXZ势能面，并对F+HD反应进行了量子动力学研究。理论结果与实验动力学测量结果高度吻合。理论计算表明，这一反应是由于单个共振态所引起的。这一成果于2008年9月发表在美国《国家科学院院刊》上。　　上述理论结果的进一步分析表明，当F+HD反应共振态寿命长达几百飞秒，那就有可能探测到单个分波的共振结构。迄今为止，世界上还没有任何人能够在实验中清晰地观测到这样的分波共振结构。而要分辨不同分波的共振结构，必须进一步提高交叉分子束实验的分辨率，以探测由共振态不同分波引起的微分散射截面随能量的振荡现象。为此，杨学明研究小组设计了一个世界上最高分辨的交叉分子束散射实验。他们将两个分子束源同时冷却到液氮的温度下(零下196摄氏度)，使实验的能量分辨率到达了前所未有的水平。博士研究生董文锐和肖春雷等同学花费了大量心血，终于在实验上成功观测到了理论预测的转动量子态为12、13、14的反应共振态分波所引起的3个振荡峰(如图)，并且发现理论预测的共振态能量误差只有0.03kcal/mol，完全达到了光谱精度。　　张东辉说：“由此我们可以看到，实验与理论的相互作用推动了这一系列共振态研究的发展：实验通过新现象的发现指导理论构造更为精确的势能面，而更为精确的理论帮助实验发现新现象，并可进一步推动理论的发展。通过这一系列的理论和实验结合的研究，也使得我们对共振态的认识上升到了一个新的境界。”　　这项研究工作得到了国家自然科学基金委、科技部以及中国科学院的资助。

借助荧光显微技术，研究人员可以深入观察活体动物内部器官组织和活细胞，但该技术局限于被观测物的表面厚度不能超过1毫米。现在，德国专家发明了一种新方法，可以观测更厚表层下的活体动物器官组织。　　利用动物蛋白质对光的选择吸收特性，科学家早已发明了用荧光显微镜观测活体动物内部器官组织和活细胞的技术，但光在动物内部组织的聚焦性能太弱，使显微镜下的图像变得非常模糊，因此这项技术一直局限于研究表层厚度不超过1毫米的活体。德国慕尼黑技术大学和海姆赫茨研究中心的研究人员利用自己开发的“多谱耦合层析摄影”技术(MSOT)，成功地拍摄了清晰度很高、表层厚度超过6毫米的斑马鱼三维脊椎图。在这项新技术开发中，研究人员利用声波聚焦取代了光学聚焦来重构图像，这一技术突破将使未来研究大型活体动物的内部器官组织和活细胞成为可能。　　通过荧光显微镜技术，科学家还可以对生物分子进行光学标注，研究在纳米尺度内的分子图像。研究人员利用这种方法可以减少荧光着色活体组织的背景干扰信号，未来不仅可以研究其它脊椎动物的细胞功能，还可用于开发直接针对动物器官和组织的新药。

碳中和背景下生态系统多要素观测技术学术交流会会议时间：2023年8月29日参会方式：线上承办单位主办方：国家林业和草原局西南岩溶石漠化治理国家创新联盟北京理加联合科技有限公司协办方： 北京林业大学林业生态工程教育部工程研究中心美国Picarro公司01 背景中国陆地生态系统在过去几十年一直扮演着重要的碳汇角色，巩固和增强生态系统碳汇是我国“双碳”目标实现的有效途径之一。但目前对于不同生态系统的碳源汇功能、量级、分布、动态和驱动因素的认识仍存在较大的不确定性，这就对生态系统碳通量的准确观测提出了更高的要求。传统的基于单一方法的观测通常存在着观测要素单一和尺度单一等问题，且可能受到方法本身的局限性和误差的影响而建立多方法的立体联合观测，如将SIF遥感、涡度相关法、箱式法和通量梯度法、同位素观测技术等观测方法相结合。一方面，各方法之间可以相互验证，提高观测数据的代表性和准确性；另一方面，各方法之间又可以相互补充，可用来建立多源、多尺度、多要素的综合监测数据集。进而，可以更全面和综合地评估生态系统碳通量，更深入地理解和认识生态系统碳源汇功能，更有效地制定减排增汇策略，推动双碳目标的实现。为了推动生态系统多要素观测技术的发展，北京理加联合科技有限公司拟定于2023年8月29日召开“碳中和背景下生态系统多要素观测技术学术交流会”，此次交流会将以线上的形式进行。02 会议目的面向广大科研人员，开展“碳中和”背景下生态系统SIF、湍流涡动通量、土壤温室气体通量和相关同位素通量等要素的观测方法、基础理论、数据分析和应用研究进展等方面的技术交流和培训，促进不同学科领域学者间的交流，提升野外生态台站的综合观测技术水平。03 会议内容1）生态系统碳源汇观测技术的基础理论与方法2）生态系统碳源汇观测技术的前沿科学问题3）生态系统碳源汇观测技术的应用与研究进展04 会议日程碳中和背景下生态系统多要素观测技术学术交流会张宇清 教授北京林业大学9：00~9：05致辞孙宝宇 总经理北京理加联合科技有限公司9：05~9：10致辞周金星 教授北京林业大学9：10~9：50喀斯特区岩溶碳汇及其动态过程初探周文君 副研究员中国科学院西双版纳热带植物园9：50~10：30云南典型森林生态系统土壤温室气体研究10：30~10：40休息时间巩晓颖 教授福建师范大学10：40~11：20气体交换和同位素联合测定在生态学研究中的应用严堇纾 应用科学家美国Picarro公司11：20~12：00CRDS激光光谱技术在大气科学与生态学研究中的应用休息时间肖薇 教授南京信息工程大学13：30~14：10长三角典型水体温室气体通量和蒸发研究进展胡中民 教授海南大学14：10~14：50陆地生态系统初级生产力的时空变异特征与驱动机制郑宁 应用科学家北京理加联合科技有限公司14：50~15：30涡动通量研究最新进展及生态系统多要素观测方法简介15：30~15：40休息时间高添 研究员中国科学院沈阳应用生态研究所15：40~16：20基于科尔塔群的复杂地形下森林碳通量监测研究(初步进展)李鹏 教授西安理工大学16：20~17：00陕西生态系统固碳能力评估与监测关键技术孙宝宇 总经理北京理加联合科技有限公司17：00~17：40生态系统碳源碳汇立体监测方案及实践05 会议时间、形式1.会议时间：2023年8月29日2.会议形式：网络线上直播06 注意事项本次研讨会不收取费用。07 报名方式关注“理加联合”微信公众号，回复“碳中和”

图源/通量联盟背景基于涡度相关技术的通量观测已经成为陆地生态系统碳水循环与全球变化研究中的重要手段之一，并由此形成了不同区域和全球尺度的通量观测研究网络。自2002年以来，随着观测站点的不断增加，ChinaFLUX取得了长足的进步，带动了我国通量观测研究事业的快速发展，填补了我国陆地生态系统观测站点在空间分布和植被类型覆盖上的不足，增强了我国通量观测研究的实力。伴随国际通量观测研究的不断深入，涡度相关通量观测技术及其应用领域也在不断拓展与延伸。ChinaFLUX通量观测理论与技术培训得到了国内有关研究机构和人员的广泛参与，先后为国内众多观测台站和研究机构培训了大批通量观测技术和研究人员，有力支撑了我国通量观测研究的持续和发展。ChinaFLUX第十五次通量观测理论与技术培训定于2020年8月24日～26日举办，本次培训将采用线上网络直播的形式进行。本次培训也是科技部国家生态系统观测研究网络（CNERN）和中国科学院中国生态系统研究网络（CERN）能力建设的重要内容之一。LI-COR涡度协方差通量测量系统培训目的面向ChinaFLUX成员和其它通量观测研究人员，开展涡度相关通量观测中基础理论、仪器组成、数据质控、分析应用、发展趋势等方面的技术与方法培训，培养国内的通量观测研究队伍，以及提升野外台站的观测技术水平。培训内容通量观测基本理论与方法通量数据质量控制、数据插补策略与方法通量观测的新技术和新方法通量观测技术的科研应用和数据解析培训方式基础理论讲述数据处理分析问题讨论答疑培训时间、地点网络报名时间：2020年8月7日-22日网络测试时间：2020年8月23日下午培训时间：2020年8月24日～26日培训平台：腾讯会议报名注册报名截止日期与时间：2020年8月22日17:00其他注意事项本次培训不收取费用；台站报名人员不受限制；其他信息敬请留意近期通知，或点击访问ChinaFLUX网站；日程安排（初步）组织单位中国通量观测研究联盟（ChinaFLUX）中国科学院地理科学与资源研究所中国科学院中国生态系统研究网络（CERN）国家生态系统观测研究网络（CNERN）北京力高泰科技有限公司LI-COR Biosciences联系人中科院地理资源所：张雷明、陈智、赵子惠电话：010-64889808Email：chinaflux@igsnrr.ac.cn北京力高泰科技有限公司 张西斌电话：15120095743Email：zhangxibin@ecotek.com.cnLI-COR Biosciences：徐六康Email：liukang.xu@licor.com真诚期待您的参加！扩展阅读LI-COR新产品发布——LI-600，10s内完成气孔导度和叶绿素荧光参数的准确测量！LI-COR学术合作邀请：有关涡度协方差系统“能量平衡不闭合”问题校正方法的探讨Tovi软件更新到 2.8.1，可插补CH4通量数据

一、背景 基于涡度相关技术的通量观测已经成为陆地生态系统碳水循环与全球变化研究中的重要手段之一，并由此形成了不同区域和全球尺度的通量观测研究网络。2002年由中国科学院创建的中国陆地生态系统通量观测研究网络（ChinaFLUX），经过15年的发展已经取得了长足的进步，并带动了我国通量观测研究事业的快速发展，国内不同科研和教育机构先后在国内建立了一大批通量观测站。为了协调国内通量观测研究的发展，由来自中国科学院、农林水气等行业部门和高等院校的通量观测站或从事通量观测研究的学术团体和科技工作者，于2014年7月28日自愿组成了中国通量观测研究联盟（ChinaFLUX），ChinaFLUX的成立极大地填补了我国陆地生态系统的空间分布和植被类型上的不足，进一步增强了我国通量观测研究的实力。 随着国际通量观测研究的不断深入，涡度相关通量观测技术及其应用领域也在不断拓展与延伸，为保持我国通量观测研究的前沿性和持续性，ChinaFLUX一年一度的培训班得到了国内有关研究结构和人员的广泛参与，也受到了国际知名学者和研究人员的关注。ChinaFLUX已成功举办了十次涡度相关通量观测培训班，为国内众多观测台站和研究机构先后培训了大批通量观测技术和研究人员。ChinaFLUX第十一次通量观测理论与技术培训定于2016年7月18-19日在青海西宁举行。本次培训也是中国科学院中国生态系统研究网络（CERN）和科技部国家生态系统观测研究网络（CNERN）建设的主要内容之一。 二、培训目的 1. 掌握通量观测的微气象学基础理论与技术方法； 2. 掌握通量数据质量评价和控制方法； 3. 了解通量观测的新技术及其应用和发展趋势。 三、组织单位 中国通量观测研究联盟（ChinaFLUX） 中国科学院中国生态系统研究网络（CERN） 国家生态系统观测研究网络 中国科学院地理科学与资源研究所 中国科学院西北高原生物研究所 青海师范大学 美国Campbell Scientific Inc. 北京理加联合科技有限公司 四、培训内容 1. 通量观测基本理论与方法； 2. 通量数据质量控制、数据插补技术与方法； 3. 通量观测数据的应用：尺度扩展与模型模拟； 4. 通量观测的新技术。 五、培训时间、地点 报到时间：2016年7月17日 15:00－18:00 培训时间：2016年7月18日～19日 地 点：青海师范大学田家炳书院1楼学术报告厅 六、联系人： 中科院地理资源所：张雷明、王秋凤、毛霁野 电话：010-64889272 010-64889808 Email: chinaflux@igsnrr.ac.cn 中国科学院西北高原生物研究所：杨永胜 电话：17797081967 Email: yyssolider@126.com 北京理加联合科技有限公司：李天华 电话：13910499770 Email：lth@li-ca.com 七、网上报名注册 所有参加培训人员需从网上注册申请，网址为：http://chinaflux201607.csp.escience.cn/dct/page/1 八、其他注意事项 1. 培训不收取任何费用，并提供工作午餐和晚餐，住宿请自行负责； 2. 会后海北通量观测站野外考察，人均车费60元，午餐费40元，费用自理。如果报名人数少于20人，则野外考察取消，请大家关注最新会议通知； 3.其他信息敬请留意近期通知，或访问ChinaFLUX网站（http://www.chinaflux.org）。

自主可控，观测精密——中国气象局“温室气体观测关键技术研发及应用”青年创新团队（以下简称“创新团队”）为推动我国温室气体观测事业的发展而努力。紧紧围绕《气象高质量发展纲要（2022—2035年）》的统筹规划，面向气象高质量发展对温室气体站网建设、能力提升和质量加强的业务服务要求，针对国家双碳战略的重要决策部署，为精确评估我国减排成效并“摸清家底”，在精密观测和技术自主创新方面狠下功夫。创新团队由来自青海、浙江、广东、黑龙江等省气象局、中国气象局广州热带海洋气象研究所以及复旦大学的20名青年组成。汇集了各单位的业务专业知识以及来自科研、高校、企业等优势资源，致力于温室气体观测关键技术的研发和应用，以推动我国温室气体观测事业发展。该团队从我国温室气体观测面临的主要问题出发，包括由于观测装备国产化不足限制大规模开展、二氧化碳/甲烷缺乏国家计量基准、观测主要在近地面垂直观测资料缺乏、温室气体浓度时空变化机制研究不够深入等，设立了四个方面共计12项任务，努力推动装备自主、计量可控、观测立体、数据可靠、服务有效。这些任务旨在解决现有观测体系存在的瓶颈，推动温室气体观测技术的创新和进步。为确保研发工作的顺利进行，创新团队依托于中国气象局大气探测中心，并根据《联合国气候变化框架公约》等对温室气体基础设施和数据产品的要求，建立了高精度温室气体装备测试平台、运行监控和数据质控平台、标气管理和标准平台等业务信息化平台，为团队的工作提供了强有力的支持，保障了观测装备的精确性和可靠性。该团队在温室气体观测的立体化方法和技术上重点着力。为了弥补垂直观测资料相对较少这一不足，创新团队利用高山观测站和气象探空等平台，开展了大规模的垂直观测。以此成功获取了不同高度上的温室气体浓度和变化趋势数据，为气候模型和减排政策提供了重要依据。针对观测装备的需求，该团队进行了深入研究和探索，在光腔衰荡法国产高精度温室气体分析主机噪声降低技术取得新进展。针对国产光腔衰荡法国产高精度温室气体分析主机艾伦方差所示低频噪声较大的问题，使用多手段降低衰荡时间不确定度。采用三角环形腔极大提升有效光程，进而提升整体精度；通过抑制高阶模引入的拍频噪声，利用稳频技术压窄激光线宽等方法降低背景噪声，提升信噪比，降低探测不确定度。目前，已在两个大气本底站国产光腔衰荡法国产高精度温室气体分析主机开展观测试验。该团队完成了低干扰进气除水系统的集成、测试和应用示范。结合大气本底站业务运行和维修维护经验，采用低露点无尘压缩气源、无损渗透除湿干燥管、集成组装式电磁阀组、定制低泄率无油隔膜泵、小型化气体流量计、压力传感器等多项新技术、新装置，优化了气路结构设计，形成集成紧凑的预处理系统。目前，已在浙江省多个温室气体观测站开展应用示范。此外，该团队还完成基于小型无人机的园区观测试验预研工作。10月，在上海东滩湿地公园完成两个航次500米以下的温室气体垂直廓线研究，获得初步的甲烷浓度廓线。针对超级排放源园区，确定大致羽流分布和羽流横截面浓度分布，制定观测实验方法。该团队非常注重成果的应用与推广，将研究成果及时转化为实际应用，为温室气体减排和环境保护提供技术支持。在温室气体观测关键技术的研发和应用方面取得了重要的进展。这些成果不仅推动了我国温室气体观测事业的发展，还为温室气体减排和环境保护作出了重要贡献。

记者从中国气象局综合观测司在河南郑州召开的2009年自动土壤水分观测站建设工作会议上获悉，中国气象局拟用3年时间，在现有的1500个人工测墒点建成以自动土壤水分观测仪为主，以便携式土壤水分观测仪为辅的全国土壤水分自动观测网，以满足现代农业气象业务和干旱监测服务的需求。老农业气象观测员眼中“一把尺子一杆秤，牙一咬、眼一瞪”的传统农业气象观测方式，将随着一批科技含量高、全自动化运行的现代观测仪器的使用而发生质的改变。　　土壤水分贮存量及其土壤温度变化规律的监测，是农业气象、生态环境及水文环境监测的基础性工作之一。掌握土壤水分变化规律，对农业生产、干旱监测预测和其他相关生态环境监测预测服务和理论研究都具有重要意义。多年来，气象部门的干旱监测一直使用土钻和烘干的人工测量方法，观测频率为每月3次或6次。近年来，随着气候变暖，我国干旱问题日益突出，干旱发生频次和程度明显增加，严重威胁农业生产，阻碍经济发展，对生态环境造成巨大影响。特别是去冬今春河南、山东等地以及目前东北地区发生的严重干旱，使决策部门和公众对农业气象观测的自动化提出了更加迫切的要求。　　“建设一个疏密均匀且能有效监测干旱发生情况和作物生长实际土壤水分环境的全国土壤水分观测网，将可实现全国土壤墒情监测数据实时传输和实时显示，实现单个站点的连续时间土壤水分变化监测，以及结合云图、降雨等气象资料，实现区域性干旱预警等功能。”中国气象局综合观测司副司长胡雯说，“此举将达到及时监控农田干旱程度、科学灌溉和有效利用水资源的目的，大大提高和改进农业气象观测水平和农业气象服务的能力，为生态农业、高效农业提供有力的保障。”　　根据相关安排，中国气象局今年将首先在华北、黄淮地区冬小麦(资讯,行情)主产区和西南干旱易发区域优先开展自动土壤水分观测站建设。同时，在31个省(市、区)每省配备3套便携式土壤水分观测仪，开展移动土壤水分观测试验示范。