ENN精粹

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，因為它們使用起來價格相對便宜并且足夠靈活，幾乎能應用安裝于任何一個地方。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化為電能的效率。但這是一個艱難的挑戰(zhàn)，一部分原因是由于太陽能電池能源轉換發(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換動作的發(fā)生都不是實時發(fā)生的，無法做成像分析。

現(xiàn)在，美國勞倫斯伯克利國家實驗室能源部的科學家團隊發(fā)明了一種光學顯微鏡，可在太陽能電池吸收光子的時候，繪制3D能量轉換圖，解決了制約薄膜太陽能電池發(fā)電效率提升的一個重大瓶頸。2016年11月15日，根據(jù)頂級材料科學學術刊物——《先進材料》的報道，科學家們運用了一種叫“雙光子顯微術”的方法，該技術能做到在微米級別對材料的光電子動態(tài)進行拍攝。該技術依靠紅外光子激光穿透PV面板，當兩種低能量的光子匯聚到同一點，便有了足夠的能量觸發(fā)電子。電子能被追蹤，科學家借此觀察電子活動的持續(xù)時間。

在實驗測試中，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，該科學家團隊已經(jīng)運用此種技術，觀察了解到碲化鎘（CdTe）太陽能電池在增加某種化學物質后，能提高太陽能電池的性能。所以，這項技術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，進而減少了許多自然地區(qū)的土壤和水的污染。事實上，這種看似積極的發(fā)展也可能為這些地區(qū)帶來負面影響，德國亥姆霍茲環(huán)境研究中心（UFZ）的科學家將把該項研究成果發(fā)表在《全球變化生物學》雜志上。

科學家的研究結果表明，水庫支流周圍的河岸土壤中硝酸鹽濃度的下降會導致溶解的有機碳（DOC）和磷酸鹽釋放的增加以及水質的惡化。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)水處理相當多的問題。

由于生物質和化石燃料的燃燒，尤其是農業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的焚燒，導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。

盡管土壤中因為氮的輸入（當然主因是由于農業(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)，幾個世紀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非洲大陸（從西部的塞內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)，當時由于作物歉收和糧食價格飆升，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，因為它減少了植被覆蓋，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。

另一個人為因素是生物質的燃燒，牧民燒地刺激牧草生長，農民燒地將土地轉變成耕地，在收獲季節(jié)之后，燒地還可以去除多余的生物質。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，是因為空氣中的水蒸汽凝結成某些類型和尺寸的氣溶膠，這些微粒物質就是云凝結核，能夠形成云層；當足夠多的水蒸汽積聚的時候，雨滴才形成。但如果存在過多的氣溶膠，水蒸氣會大面積擴散，雨滴就不會形成。

也直到最近，科學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系做了全面的分析和調查。NASA哥達德太空飛行中心的資深科學家Charles Ichoku領導的研究團隊，將其研究成果發(fā)表在《環(huán)境研究快報》期刊上，揭示野火與降水之間的關聯(lián)。

海洋“熱沉”現(xiàn)象ENN新聞精粹 2016年12月23日

多個機構對全球變暖“間歇”現(xiàn)象進行了分析研究，科學家從平均地表溫度（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）被認為是氣候變化的關鍵指標?！伴g歇期”使得科學家們有機會了解如何測量氣候系統(tǒng)的不確定性，以及填補科學家們這塊領域認知的差距，并能幫助我們預測未來?？茖W家們還呼吁把繼續(xù)支持當前和未來的海洋監(jiān)測技術作為一種監(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ENN新聞精粹 2016年12月1日

一項新的研究預測，變暖的溫度有助于將釋放到大氣中的碳長時間鎖定在我們這個星球上最冷的地方。

美國太平洋西北國家實驗室（PNNL）的科學家，土壤與氣候專家凱瑟琳·托德·布朗，通過利用世界各地49個獨立的實地實驗收集的數(shù)據(jù)對此進行了分析，科學家將此研究結論發(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。當二氧化碳在大氣中時，它就是溫室氣體，會使地球變暖。但當二氧化碳在土壤中時，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

甲烷是一種強大的溫室氣體，也是造成全球氣候變化的一個原因，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間都要快。一個國際科研團隊在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、法國實驗科學和研究實驗室研究員馬瑞兒·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)和計算機模型共同計算的結果表明，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