中国物理海洋学研究70年：发展历程、学术成就概览

本文概略评述新中国成立70年来物理海洋学各分支研究领域的发展历程和若干学术成就。中国物理海洋学研究起步于海浪、潮汐、近海环流与水团,以及以风暴潮为主的海洋气象灾害的研究。随着国力的增强,研究领域不断拓展,涌现了大量具有广泛影响力的研究成果,其中包括:提出了被国际广泛采用的"普遍风浪谱"和"涌浪谱",发展了第三代海浪数值模式;提出了"准调和分析方法"和"潮汐潮流永久预报"等潮汐潮流的分析和预报方法;发现并命名了"棉兰老潜流",揭示了东海黑潮的多核结构及其多尺度变异机理等,系统描述了太平洋西边界流系;提出了印度尼西亚贯穿流的南海分支(或称南海贯穿流);不断完善了中国近海陆架环流系统,在南海环流、黑潮及其分支、台湾暖流、闽浙沿岸流、黄海冷水团环流、黄海暖流、渤海环流,以及陆架波方面均取得了深刻的认识;从大气桥和海洋桥两个方面对太平洋–印度洋–大西洋洋际相互作用进行了系统的总结;发展了浅海水团的研究方法,基本摸清了中国近海水团的分布和消长特征与机制,在大洋和极地水团分布及运动研究方面也做出了重要贡献;阐明了南海中尺度涡的宏观特征和生成机制,揭示了中尺度涡的三维结构,定量评估了其全球物质与能量输运能力;基本摸清了中国近海海洋锋的空间分布和季节变化特征,提出了地形、正压不稳定和斜压不稳定等锋面动力学机制;构建了"南海内波潜标观测网",实现了对内波生成–演变–消亡全过程机理的系统认识;发展了湍流的剪切不稳定理论,提出了海流"边缘不稳定"的概念,开发了海洋湍流模式,提出了湍流混合参数化的新方法等;在海洋内部混合机制和能量来源方面取得了新的认识,并阐述了混合对海洋深层环流、营养物质输运等过程的影响;研发了全球浪–潮–流耦合模式,推出一系列海洋与气候模式;发展了可同化主要海洋观测数据的海洋数据同化系统和用于ENSO预报的耦合同化系统;建立了达到国际水准的非地转(水槽/水池)和地转(旋转平台)物理模型实验平台;发展了ENSO预报的误差分析方法,建立了海洋和气候系统年代际变化的理论体系,揭示了中深层海洋对全球气候变化的响应;初步建成了中国近海海洋观测网;持续开展南北极调查研究;建立了台风、风暴潮、巨浪和海啸的业务化预报系统,为中国气象减灾提供保障;突破了国外的海洋技术封锁,研发了万米水深的深水水听器和海洋光学特性系列测量仪器;建立了溢油、危险化学品漂移扩散等预测模型,为伴随海洋资源开发所带来的风险事故的应急处理和预警预报提供科学支撑。文中引用的大量学术成果文献(每位第一作者优选不超过3篇)显示,经过70年的发展,中国物理海洋学研究培养了一支实力雄厚的科研队伍,这是最宝贵的成果。这支队伍必将成为中国物理海洋学研究攀登新高峰的主力军

纳米结构氧化物中空球在二次电池中的应用

随着纳米技术在过去二十年的发展,研究人员能可控制备纳米尺度的无机固体材料,并设计具有理想电子、离子传导和机械性能的无机功能材料。通过设计无机固体材料结构,我们可以实现用于高效电化学储能的中空纳米结构无机材料的制备。在这次报告中,我将简要讨论几个关于我们如何设计理想中空纳米结构无机材料并用于电化学储能的例子,包括1)中空结构材料的形成机理; 2)构建若干中空纳米结构无机材料; 3)用于电化学能量储存的中空结构无机材料的性能评价。</p

层流预混V形火焰中的湍流

研究火焰中的情况，发现即使层流预混V形火焰中也存在着强烈的速度脉动。这种速度脉动与预混可燃气的当量比(化学反应因素)密切相关，而受来流速度的影响较小。火焰中心区速度的概率分布函数呈“平顶型”。分析认为火焰与流动的相互作用不仅在流场大尺度空间内影响火焰特性，而且在火焰中小尺度空间内也存在着火焰(化学反应)与流动的相互作用，其结果之一就是在火焰中产生小尺度湍流，这种小尺度湍流将在火焰中小尺度空间内影响火焰特性

InGaAs/GaAs量子链的光学特性研究

研究了InGaAs/GaAs量子链的稳态和瞬态光谱特性,特别是载流子的动力学过程.实验发现荧光寿命有很强的探测能量依赖关系,荧光寿命随发光能量的增加而减小;实验还发现,当激发功率较小时,荧光寿命随激发功率增大而增大,当激发功率足够大时,荧光寿命趋于饱和.这些结果清楚地表明,在量子链结构中,参与发光的载流子之间存在明显的耦合和输运现象,进一步分析表明,这种输运主要是由于载流子沿量子链方向的耦合造成的.发光的偏振特性研究进一步证实了载流子沿量子链方向输运过程

微重力燃烧实验火焰结构显示和全场温度测量的原理样机

用于空间燃烧实验的设备要求轻重量、小尺寸和多功能.将纹影法、彩虹纹影偏折法与差分干涉法相结合,研制了可用于火焰结构显示和全场温度测量的原理样机.该原理样机具有重量轻、尺寸小、模块化和多功能等特点.通过微重力落塔实验,检验了利用纹影法测量火焰结构的功能,同时在常重力条件下检验了利用彩虹纹影偏折法和差分干涉法测量火焰全场温度的功能.结果表明,火焰结构分辨率不低于1mm,火焰温度测量结果精确,相对误差小于2%.该原理样机将提升空间燃烧的观察方法,有助于未来空间燃烧实验的开展

量子链和量子点光学特性的比较研究

比较研究了InGaAs/GaAs量子链和量子点的稳态和瞬态光学特性.实验发现,量子链的荧光寿命有很强的探测能量依赖关系,而量子点的荧光寿命随能量变化较小;量子链的荧光寿命随着激发功率迅速增加,高功率时趋于饱和,而量子点的荧光寿命随激发功率变化缓慢;此外,量子链样品的荧光上升时间也比量子点的小得多.这些结果清楚表明,在量子链结构中,参与发光的载流子之间存在很强的耦合和输运.进一步分析表明,这种耦合作用主要发生在量子链方向.荧光的偏振特性进一步证实了这一点

坡面侵蚀过程中泥沙有机碳流失特征分析

以野外布设的径流小区为研究对象，采用模拟降雨方法研究随机条件下降雨侵蚀过程中泥沙有机碳 含量及流失过程的动态变化规律。结果表明：（１）降雨侵蚀过程中泥沙有机碳含量随降雨的进行逐渐降低 并趋于平稳，与坡面土壤有机碳含量相比显著增高（ｐ＜０．０１），有机碳在泥沙中明显富集，富集比最大值达 １．７８０，泥沙中有机碳含量及富集比随侵蚀速率的增加明显减小且趋于稳定；（２）泥沙有机碳流失速率随降 雨的进行先波动增大，达到最大值后又波动减小，最后逐渐趋于准稳定，整个过程呈单峰分布；（３）泥沙有 机碳流失强度与土壤侵蚀强度呈显著性线性正相关（ｐ＜０．０１），说明土壤侵蚀量决定侵蚀过程中有机碳流 失量，准确获取土壤侵蚀强度是估算坡面有机碳流失量的基础。 关键词：坡面侵蚀；模拟降雨；土壤有机碳流失.</p

北方草甸退化草地治理技术与示范

国家重点研发计划"北方草甸退化草地治理技术与示范"项目(2016YFC0500600),重点针对我国草甸和草甸草原生态系统所受干扰强度大、退化机理错综复杂、恢复机制及有效治理技术缺乏等问题,从"十三五"规划有关"美丽中国"、"绿色发展"与"生态文明"建设的战略需求出发,着重开展草地退化恢复机理、恢复治理技术、生态产业技术创新应用等三个方面的研究,创建可复制、可移植、系统性的综合治理技术及新型生态产业技术,提出草甸退化草地治理的整套技术方案,为我国草牧业与生态环境和谐发展、牧民稳定增收提供技术支撑