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  (左)卷云反射率在不同纬度带的长期变化趋势;(右)全球卷云反射率随纬度的季节分布。中科院合肥研究院供图  整体而言,全球卷云反射率近20年变化趋势是呈小幅下降的。  这是近日中科院合肥研究院安光所大气光学中心魏合理研究员团队和安徽理工大学唐超礼教授合作,利用卫星长期观测数据系统分析了全球卷云反射率的经纬度分布和时空变化特性,发现了卷云反射率呈现季节性变化规律。  相关研究成果发表在Atmosphere期刊上。  卷云是由不同形状、大小各异的冰晶粒子组成的,属于高层云,覆盖全球四分之一左右的空域。它在水平方向上的分布影响着地气系统的辐射场,而垂直方向上的信息对气候的反馈也十分重要。卷云通过反射太阳辐射(反射率效应)、吸收地表和低层大气的热辐射以及自身发射的红外辐射(吸收效应)来调节地球大气的辐射收支,冷却或加热大气,进而对全球的气候、区域环境以及生物圈等有着非常重要的影响。  卷云对大气的冷却作用和卷云反射率密切相关,因此卷云反射率是天气、气候和地球能量收支平衡研究中关注的重要参数,系统研究卷云反射率的全球经纬度分布以及长期时空变化特性对进一步认识高空大气空间环境有着重要意义;对于确定高空大气的动力学和能量收支以及整个气候系统变化也具有重要意义。  课题组研究人员利用地球观测系统(EOS)中的TERRA卫星上搭载的中分辨率成像光谱仪(MODIS)所探测的近20年卷云反演数据,系统地分析了全球卷云反射率的全球分布和时空变化特性。  数据分析发现,在中、低纬度地区,卷云反射率向北偏移约5度,从对称轴到±60°纬度,卷云的反射率随纬度先减小后增大,但在同一纬度地区,卷云反射率随经度的变化是不同的,在中纬度地区,卷云反射率在北半球随经度变化明显,而在南半球随经度变化平缓。在高纬度地区,南半球卷云反射率随纬度的升高而增大,北半球卷云反射率随纬度的升高而减小,并且南半球的卷云反射率随纬度变化比北半球快,南极圈附近的卷云反射率远大于北极圈附近的卷云反射率。  同时,研究人员也发现卷云反射率呈现季节性变化规律:在中高纬度地区,南半球和北半球的卷云反射率在冬季达到最大值,夏季达到最小值。在北半球,卷云反射率随纬度的变化比较缓慢。整体而言,全球卷云反射率近20年的长期变化趋势是呈小幅下降趋势。

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  中美科研人员近日联手在分子的量子纠缠研究取得重要进展。  中国科学技术大学25日消息,该校杜江峰院士领导的中科院微观磁共振重点实验室与美国国家标准技术研究所合作,首次制备了单原子和单分子之间的量子纠缠态,并且通过定量表征手段,确定产生的量子纠缠超过临界阈值。  该研究成果近日在线发表在《自然》上。据介绍,这项成果对于未来考虑使用分子进行量子信息处理有重要推动作用。  目前有多种体系可用于探索实现量子传感和量子信息处理。其中,分子作为多个原子组成的系统,原子集团可以转动和发生振动,由此带来独特的属性。  最近国内外对于分子的研究有长足发展,在信息处理方面取得一系列突破,包括对分子的束缚和冷却,分子的量子信息高质量读出,大量分子之间量子纠缠的探索,以及高精度的分子测谱等。真空中束缚的单个分子尺度的研究也急速发展,有从两个束缚原子生成单个分子,单分子与单原子相互作用等重要进展。  在该项研究工作中,通过在离子阱体系束缚带电的钙原子和氢化钙分子,使用激光调控制备出他们之间的纠缠态。  为了展示分子状态的频率跨度,实验中选取了转动能量靠近的一对转动态作为比特,频率间隔分别为13.4kHz(约每秒一万次)以及间隔为855GHz(每秒近万亿次),分别使用激光脉冲定量演示与原子产生纠缠。  实验中通过一些列复杂的激光脉冲序列,使得譬如高转动能量的分子的成分引发原子受激发到高能量状态,产生所需的量子关联——纠缠态。最后,通过观察不同情况下原子和分子协同的状态关联,可以整合所有信息成一个范围在0到1之间的值,超过0.5的阈值即表示纠缠态的出现。实验中测得的数值在误差范围内远高出这个阈值,表明纠缠态的产生。  据了解,中科院微观磁共振重点实验室从2000年起一直从事自旋相关的量子计算研究,保持着使用量子算法完成最大整数的质因数分解、室温固态体系最高精度量子逻辑门控制等世界纪录。

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  饥饿的大黄蜂可以通过在叶子上打孔,使植物比平常提早一个月开花并产生花粉。  蜜蜂通常在早春从冬眠中醒来,享用新开花朵的花粉。然而,它们有时醒得太早,发现植物仍然没有开花,也没有花粉,这意味着蜜蜂会挨饿。  幸运的是,当这种情况发生时,大黄蜂有一个锦囊妙计。据《科学》最新研究,瑞士苏黎世联邦理工学院的ConsueloDeMoraes和她的同事发现,工蜂可以用口器在叶子上刺出小孔,从而使植物比正常情况下更早开花。  在一系列实验室和野外实验中,研究人员发现,大黄蜂在没有食物的情况下,更有可能在番茄和黑芥的叶子上穿孔。叶片损伤导致番茄植株比平时提前30天开花,黑芥植株提前16天开花。  叶片损伤如何促使植物提前开花至今仍是一个谜。此前的研究发现,植物有时会在强烈的光照和干旱等胁迫下加速开花,但昆虫伤害的影响因素还没有得到太多研究。  DeMoraes及其同事无法通过在植物叶片上打孔诱导提早开花。这表明,蜜蜂可能会提供额外刺激开花的线索,比如当它们刺入叶子时,会将唾液中的化学物质注入。“我们希望在未来的工作中探索这一点。”她说。  苏黎世联邦理工学院的MarkMescher也参与了这项研究。他说,大黄蜂控制开花时间的能力可能有助于它们适应气候变化。  Mescher表示:“气候变化使春天的天气更难预测,这可能会扰乱蜜蜂和花朵之间的关系。”他说,如果这导致大黄蜂过早地结束冬眠,它们可能会使植物的开花时间提前,以免挨饿。  相关论文信息:https://doi.org/10.1126/science.aay0496

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  《细胞》  新型线粒体自噬探针助力神经退行性疾病研究  日本理化研究所AtsushiMiyawaki、武田制药有限公司YoshiyukiTsujihata等研究人员合作开发了新型线粒体自噬探针,可用于神经退行性疾病的研究。该研究近日在线发表于《细胞》。  基于大规模图像的高通量筛选,研究人员发现了一种化合物,其可诱导受损线粒体的选择性线粒体自噬。在帕金森氏症小鼠模型中,研究人员发现多巴胺能让神经元选择性地抑制线粒体自噬,从而促进其在病变内的存活。这些结果表明,线粒体—SRAI是定量研究线粒体质量控制的重要工具。  据了解,线粒体功能异常在许多人类疾病中积累。因此,通过溶酶体降解去除这些线粒体得到了广泛研究。然而,由于常规线粒体自噬探针的操作原理存在不确定性,因此其结果的特异性和定量性存在争议。  相关论文信息:https://doi.org/10.1016/j.cell.2020.04.025  《自然》  IgE唾液酸化影响过敏反应  美国哈佛医学院RobertM.Anthony研究组最近取得新进展。他们发现免疫球蛋白E(IgE)的唾液酸化是过敏性致病性的决定因素。相关成果近日发表于《自然》。  研究人员对患有花生过敏的个体和没有过敏症的非特应性个体的总IgE糖基化模式进行了无偏鉴定。他们的分析显示,与非特应性个体相比,患有花生过敏的个体的总IgE中唾液酸含量增加。  这些结果确定了IgE糖基化,特别是唾液酸化,是过敏性疾病的重要调节剂。  据了解,世界上约有1/3的人口患有过敏症。接触过敏原会使与肥大细胞和嗜碱性粒细胞结合的IgE抗体交联,从而触发炎症介质(包括组胺)的释放。尽管过敏绝对需要IgE,但尚不清楚为什么总的和过敏原特异性IgE浓度与过敏性疾病没有可复制的相关性。众所周知,IgG的糖基化决定了其效应功能,并具有疾病特异性模式。但是,IgE聚糖是否在疾病状态上有所不同或影响生物学活性是完全未知的。  相关论文信息:https://doi.org/10.1038/s41586-020-2311-z

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研究人员利用树木年轮、沉积物层和其他样本的数据校准碳定年过程。图片来源:Getty  放射性碳测年法——一个用于确定史前样本年代的关键工具,即将得到更新校准,从而焕发新活力。  据《自然》报道,这项技术将首次使用来自世界各地的大量新数据重新校准。其最终结果可能会影响到许多已测定样本的年代——比如根据最新校准结果,在西伯利亚发现的最古老现代人类化石比此前测定的要年轻1000岁。  对碳测年法的重新校准,结合了来自树木年轮、湖泊和海洋沉积物、珊瑚和石笋等的数千个数据点集,并将放射性碳定年的测定时间范围扩展至5.5万年前,这比2013年上一次校准更新的范围提早了5000年。  尽管重新校准导致的年代变化大多很细微,但这对于将事件年代测定锁定在一个小范围内进行研究的考古学家和古生态学家而言,影响重大。  “一条新的碳测定校准曲线对了解史前历史至关重要。”英国牛津大学放射性碳加速器装置主任TomHigham说。  放射性碳年代测定的基础原理很容易理解:所有生物都从周围的大气和食物中吸收碳,包括一定量的天然放射性碳14。当动植物死亡后便停止吸收,但它们积累的放射性碳将继续衰变。因此,测量剩余的放射性碳含量可以估算出生物的死亡时长。  但这一基本计算原理是基于环境中碳14在时间和空间上恒定的假设,而事实并非如此。  近几十年,化石燃料的燃烧与核试验从根本上改变了空气中的碳14含量。此外,如行星磁场逆转期导致更多太阳辐射进入大气层,产生更多碳14;海洋会吸收碳等非人为因素,也在影响着环境中的碳14含量。  因此,制作将不同地区日历年代与放射性碳年代相匹配的转换表十分必要。科学家制定了北半球、南半球和海洋样本的新校准曲线,将在未来几个月陆续发表于《放射性碳》。

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  密度仅为钢的六分之一,轻盈但强度、韧性超过传统陶瓷与合金,可承受从零下120摄氏度到零上150摄氏度的极端温度,且“吸能”耐撞,这是中国科学技术大学俞书宏院士团队研制的一种综合性能强劲的“超级材料”,在汽车、航空航天等领域具有应用前景,并有望替代工程塑料减少污染。  纤维素是世界上蕴藏量最丰富的天然生物质材料,在树木、水稻、小麦、棉花中都大量存在。少有人知的是,纤维素在微观层面性能强大,直径小于头发丝万分之一的纳米纤维素,强度超过钢铁。但是,纤维素组成的宏观材料却变得“柔弱”。因此,在宏观层面再现纤维素的强大性能,成为国际材料科研的重大挑战。  近期,俞书宏团队运用创新工艺,在国际上首次将纳米纤维素加工成一种新材料。经检验,其密度仅为钢的六分之一、航空铝合金的一半,轻盈得多,却“更强更韧”。  据介绍,这种新材料的尺度稳定性极高,热膨胀系数接近陶瓷。在零下120摄氏度到零上150摄氏度范围内,当温度改变100摄氏度,其尺寸变化不到万分之五。它还很“耐撞”,受到时速100公里的撞击,能瞬时将巨大的能量吸收耗散。受穿刺冲击时只有局部损伤,没有形变和裂纹,明显优于陶瓷、塑料和铝合金。  研究人员发现,新材料的超强性能来自独特的复合结构,在纳米尺度下是一种三维网络结构,在更大的微米级层面则是一种“层叠”结构。  日前,国际权威学术期刊《科学进展》发表了该成果。

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