科技导报

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李家春

科技导报. 2024, 42(19): 1-1.

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21世纪以来，人类面临诸多重大挑战，气候变化就是其中之一。1980年代全球变暖问题引起国际社会关注，为此，联合国环境署（UNEP）和世界气象组织（WMO）成立政府间气候变化专门委员会（IPCC）。通过耦合模型比较计划（CMIP）消除不确定性，相继发布6次评估报告（AR）。AR6认为自工业革命以来，地表平均温度上升1.1℃，主要原因是化石能源利用导致大气中二氧化碳浓度从280 ppm增加到410 ppm；其次是热带雨林砍伐、城镇化等土地利用变化的影响。2021年诺贝尔物理学奖破例授予气象学家，美国真锅淑郎（S. Manabe）的气候物理模型量化了二氧化碳导致的温升；德国哈塞曼（K. Hasselmann)用“指纹”痕迹确认人类活动影响起主导作用，从而对上述问题给出明确回答。

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2024年诺贝尔物理学奖和化学奖为何偏爱人工智能

李国杰

科技导报. 2024, 42(19): 6-9. https://doi.org/10.3981/j.issn.1000-7857.2024.10.01438

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2024年，诺贝尔物理学奖和化学奖分别授予做人工智能相关研究的科学家，引起科学界的热议和争论。这次诺奖的“出圈”不是物理学界和化学界的“悲哀”，而是寄托了广大科技工作者对人工智能推动人类社会跨越式发展的期望，唤醒人们对人工智能超预期发展和广泛渗透性的重视。复杂性挑战逼迫人工智能和所有的传统科学走到一起，我们应更加重视跨学科研究。这次颁奖可能会在科技发展史留下痕迹，我们的后代会记住这些为人类迈进智能时代做出重大贡献的伟大科学家。

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“双碳”目标下中国能源转型的战略思考

王戎, 陈祉叶, 曾嘉伟, 王怡静, 曹军骥, 汤绪, 张人禾

科技导报. 2024, 42(19): 10-19. https://doi.org/10.3981/j.issn.1000-7857.2024.02.00232

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中国提出“双碳”目标，以减缓人类活动排放的CO₂导致的气候变暖，推动电力系统向可再生能源转型，为绿色发展注入新动力。从近期研究的趋势出发，针对实现“双碳”目标对能源转型的需求，梳理了能源转型过程中潜在的环境问题，提出了可再生能源在生产和运行阶段对环境和生态的潜在影响。为认识实现“双碳”目标的挑战，基于2010—2021年期间清洁能源变化的历史趋势，预测2021—2060年发电量和能源消费量的变化趋势，并结合已有研究报道的中国光伏和风力发电潜力，分析了未来发展光电和风电对土地、输电、储能、投资等方面的需求。结果表明，维持中国过去清洁能源的增长速度可能无法满足实现“双碳”目标对未来清洁能源的需求，因此实现“双碳”目标需要克服能源系统和经济系统的惯性，加速推进中国的能源转型，提高清洁能源在总能源中的占比。最后，针对如何以较低经济成本加速能源转型的问题，提出了政策建议。

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“双碳”目标下气候变化风险的预估:从全球到区域

程方圆, 左志燕, 乔梁, 张楷文, 常美玉

科技导报. 2024, 42(19): 20-33. https://doi.org/10.3981/j.issn.1000-7857.2024.02.00239

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借助国际耦合模式比较计划第6阶段（CMIP6）模式模拟结果，基于信噪比（SNR）方法系统评估了“双碳”目标下和更高排放情景下气候变化风险的差异。根据不同的SNR阈值，将气候变化风险量化为“不寻常”（SNR≥1）、“不熟悉”（SNR≥2）和“不可知”（SNR≥3）3种程度。从全球角度来说，在近期未来，各排放情景下CO₂排放差异较小，因此“双碳”目标下将与更高排放情景几乎同时面临“不寻常”程度的气候变化风险；而在由CO₂排放主导气温变化的中期和远期未来，“双碳”政策将使“不熟悉”或“不可知”程度的气候变化风险比更高排放情景晚数十年到来甚至不会到来，并且使暴露在“不熟悉”或“不可知”程度的气候变化风险下的地表面积比例相较更高排放情景降低30%~60%。区域上，“双碳”目标下，由于近期未来与更高排放情景下气溶胶（AA）排放区域差异显著，不同区域面临“不寻常”程度的气温变化风险的时间与更高排放情景差异较大。因此，结合区域发展特点制定更为合理的CO₂和AA协同减排政策对于应对气候变化风险意义重大。

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碳中和目标下中国光伏发电潜力、空间格局与综合效益分析

曾嘉伟, 陈祉叶, 王怡静, 王戎

科技导报. 2024, 42(19): 34-46. https://doi.org/10.3981/j.issn.1000-7857.2024.02.00233

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利用时空高分辨的综合数字地理信息，预测了碳中和目标下2021—2060年光伏发电的时空分布特征，分析了温度、遮阳、面板倾斜度对光伏发电量的影响，并通过空间自相关方法研究了光伏产业发展的格局，量化光伏发电的综合效益，结果表明：（1）优化到电厂级别后，2060年中国光伏年发电潜力可达到9 PW·h。其中，新疆和内蒙古发电潜力较高，有望成为中国重要的光伏发电基地。（2）光伏面板的间距、倾斜角度、外物遮挡和温度均会对光伏面板的发电效率产生影响，在规划建设光伏电厂时要充分考虑实际地质地貌和气象要素，合理布局光伏面板，定期做好清洁维护工作，以保持光伏电板良好的发电性能。（3）2021—2060年各省份集中式光伏发电的分布呈现一定的空间关联特征。西北地区是未来集中式光伏产业的核心区域，可能表现出一定的集聚效应，这种效应能有效提高西北地区光伏企业的生产效率和竞争能力，增强光伏企业的创新水平，并带动西北地区经济的协同增长。（4）中国在2060年通过光伏发电每年可节约1200 Mt标准煤，二氧化碳、大气颗粒物、二氧化硫和氮氧化物减排量分别约为7076、0.18、0.66和0.95 Mt。其中，西北地区和内蒙古是光伏发电综合效益最高的区域，加速该地区光伏发电的发展、保证电力输送设施和储能设施的建设，有助于加速中国的碳减排进程并尽早实现碳中和目标。

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“双碳”目标下中国风力发电的潜力预估、电力运输与能量储存的影响

陈祉叶, 曾嘉伟, 王怡静, 王戎

科技导报. 2024, 42(19): 47-58. https://doi.org/10.3981/j.issn.1000-7857.2024.02.00234

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基于时空高分辨的综合数字地理信息，分析了中国风能资源的时空分布及电力运输和能量储存对风力发电潜力的影响。结果表明：（1）中国风力资源存在显著的地域差异，华北和西南地区风力资源相对丰富，合理的清洁资源开发布局及基础配套设施建设可提高中国对风力资源的利用效率。（2）以1/120°×1/30°的空间网格为单位，基于风能资源的时空分布和小时波动发用电负荷，统筹考虑电力运输和电力储存等基础设施的建设，评估了中国风力发电的潜力。全国风力发电潜力在不同土地利用情景下有显著差异，考虑全部土地可利用情景时，风电潜力每年最高可达50 PW·h，在筛选可利用土地并优化电厂规模实现成本最低后，风力发电潜力约为4 PW·h。中国西部地区表现出较大的风力发电潜力，而东部地区的发电潜力相对较低，在不考虑电力运输与储存情景下，部分地区的发电效率较低。因此，未来的研究需要实现风力发电与电力运输、能源储存配套设施的统筹规划，以确保经济利益最大化的同时实现减排目标。（3）风力发电可显著降低二氧化碳排放，考虑电力运输和能量储存后，能够使风力发电可实现的CO₂减排量增加约26%，同时降低84%的CO₂减排边际成本，其中西北地区CO₂减排量的增幅可达2倍以上，减排成本降低95%以上。预计到2060年，中国为了实现碳中和，需要增加输电和储能的基础设施建设来实现能源平衡，华北和西北地区将成为中国风力发电的主要地区。

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“双碳”目标实现对中国城市空气质量的影响

王浥尘, 董路, 张琳茹, 谢梅英, 韩潇, 曹军骥

科技导报. 2024, 42(19): 59-65. https://doi.org/10.3981/j.issn.1000-7857.2024.02.00237

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阐明了“双碳”目标下新型可再生能源的发展会使中国在PM_2.5和O₃污染治理上受益，总结了电力、采暖、钢铁水泥、交通等行业的能源转型措施，以及转型后引起的中国城市空气质量改善的健康效益，并探讨了现有研究的不足之处，对中国而言，未来“双碳”目标的研究还应考虑新污染物的治理、个体选择视角以及政策两面性特征等方面，从而推动中国空气质量持续改善，助力“双碳”目标不断向纵深推进。

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“双碳”目标下中国航运业绿色转型展望

张艳, 钱浩祺, 黎泉

科技导报. 2024, 42(19): 66-72. https://doi.org/10.3981/j.issn.1000-7857.2024.02.00238

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介绍了国际海事组织（IMO）对航运业减少温室气体的战略目标，结合近年来航运数据分析了中国和其他环西太平洋港口货物吞吐量、航运业能源消耗情况，以及中国12海里水域SO₂、NO_x等船舶大气污染物和温室气体CO₂排放量。研究发现，中国及环西太平洋地区的航运量稳中有升，2021年中国船运能源消耗增长率达5.8%。2018—2020年，随着中国船舶排放控制区政策和IMO全球低硫燃油政策的实施，船舶排放的SO₂减排显著，然而随着船舶活动量的增长，NO_x和CO₂排放量仍在持续增长，因此中国航运业的绿色转型对NO_x和CO₂的协同减排意义重大。基于中国航运业的排放现状及国际绿色航运走廊的建设背景，展望了中国航运业未来绿色转型路径。

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全球碳中和背景下中国气候与极端气候变化

蔡子怡, 游庆龙, 吴芳营, 江志红, 翟盘茂

科技导报. 2024, 42(19): 73-84. https://doi.org/10.3981/j.issn.1000-7857.2024.02.00236

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利用第6次国际耦合模式比较计划（CMIP6）26个模式的3种共享社会经济路径（SSP）结果，选取了SSP1-2.6情景下全球大气CO₂浓度达峰时间以确定全球碳中和时间，预估了未来全球碳中和时期相比于历史参考时期（1995—2014年）的中国气候与极端气候的响应变化，并与未实现碳中和的情景结果进行比较。结果表明，SSP1-2.6情景下全球达到碳中和时间为2062年左右（与中国的碳中和实现目标时间接近），相较于历史参考时期，SSP1-2.6碳中和时期中国区域平均升温（1.61±0.46）℃，降水增加（9.15±5.46）%，最大升温和增湿区域位于中国西北，增暖和增湿幅度分别达到（1.84±0.50）℃和（10.05±8.61）%；中国平均白天最高气温和夜间最低气温分别增加（1.78±0.76）℃和（1.83±0.69）℃，白天极端高温在青藏高原存在最大增幅（17.05±5.16）%，夜间极端低温在中国南方下降最为明显（-6.08±0.73）%；极端降水事件整体呈增加趋势，极端强降水在青藏高原最大增幅超过20%，最大连续干旱日数在中国北方减少而在南方增加。相比于未碳中和情景SSP2-4.5和SSP5-8.5，碳中和目标的实现可减缓未来中国的气候变化，极大防控中国大部分区域极端暖事件和极端湿事件的加剧，以及未来中国南方连续干旱日数的增加。因此，为缓解未来中国区域气候变化的加剧，需要合理控制CO₂排放以实现“双碳”目标。

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全球供应链转移对中国“双碳”目标的影响

王润雨, 黄韬, 凌再莉, 任吉, 魏梓建, 宋世杰, 马建民

科技导报. 2024, 42(19): 85-97. https://doi.org/10.3981/j.issn.1000-7857.2024.02.00250

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随着全球化深入发展，国际供应链加速转移，中国等发展中国家成为全球制造业中心，这对全球碳排放格局产生了显著影响。利用多区域投入产出（MRIO）模型，定量估计了2004和2014年全球141个国家和地区在全球贸易中的隐含碳排放转移及对中国碳排放的影响。结果表明，2004—2014年各国间的贸易活动进一步加强，其隐含碳排放规模不断扩大。2014年全球贸易中隐含CO₂转移量高达4244.0百万t，约占全球CO₂总排放量的1/4。作为全球贸易中隐含碳转移的中心，中国净出口隐含碳排放从2004年的1200.0百万t增加到2014年的1461.9百万t，分别占全球28.7%和34.4%的碳转移。中国出口隐含碳排放主要集中在能源密集型和碳密集型产业，而进口中隐含的碳排放主要集中于服务业和轻工业等低能耗产业。因此，在全球供应链转移和中国“双碳”目标背景下，为减少碳排放，中国应积极倡导建立基于生产侧和消费侧共同承担责任的全球碳排放核算机制，以确保公平合理的排放权分配。同时，优化出口贸易结构，加快低碳经济转型，并提高能源使用效率。此外，还应加强国际合作，建立有效的沟通与协作平台，为全球碳减排和气候治理做出积极贡献。

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制定和实施以健康为核心的气候治理体系

欧阳慧灵, 汤绪, 张人禾

科技导报. 2024, 42(19): 98-104. https://doi.org/10.3981/j.issn.1000-7857.2024.02.00235

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人为活动导致的全球气候变化是当今人类社会面临的最大风险之一，应对气候变化已成为全社会的共识。健康是广大人民群众美好生活的基本诉求，是经济发展和社会进步的源动力。气候变化的直接和间接影响已经并将持续危害人类的生存与健康，减少生命损失和健康风险应成为气候治理的一个长期目标。分析了气候变化背景下与极端天气事件、空气污染和能源转型过程相关联的健康风险及应对，提出应尽快构建减排、降污、适应及韧性建设四位一体的以人民健康为中心的气候治理体系。

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添加相对自蔓延成型铝合金筒内壁涂层温度的影响

管西巧, 杨延峰, 王亮, 黄智, 于云龙, 周凯旋, 王浩, 金国

科技导报. 2024, 42(19): 105-112. https://doi.org/10.3981/j.issn.1000-7857.2023.08.01219

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自蔓延高温通常约为1000℃，超过铝合金筒的可承受温度502~638℃，对铝合金基体造成热损伤，而Si、Ti与Mo作为添加相，可通过活化晶格和润湿界面来降低自蔓延铝热反应温度。采用低温自蔓延技术制备小内径的铝合金管内壁耐磨涂层，探讨了添加相（Si、Ti与Mo）对降低自蔓延铝热反应体系温度的影响。利用正交试验确定了铝热剂、添加相最佳配比与冷却压力等工艺参数，研究了添加相的降温机理。结果表明：传统铝热反应过程释放热量较大，加入Si、Ti添加相可以降低反应温度，会减缓反应剧烈程度，甚至抑制反应的进行，加入适量Mo时会使铝热反应重新发生。加入全部添加相的自蔓延反应体系的放热反应温度较铝热反应温度降低了100℃左右且高温失重最少，为1.33%。最优配比为：冷却气体压力为0.2 MPa，添加相质量分数为6%，铝热剂质量分数为94%。

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低吗啡综合镇痛方式在术后镇痛领域的临床应用

李敬, 朱新炜, 黄波, 张华, 臧睿

科技导报. 2024, 42(19): 113-118. https://doi.org/10.3981/j.issn.1000-7857.2024.06.00626

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为评价综合镇痛方式的疗效、安全性，观察了氢吗啡酮联合布托啡诺静脉自控镇痛对术后疼痛递质、炎症因子及氧化应激水平的影响。以骨科术后患者为研究对象，随机分为联合麻醉组（氢吗啡酮联合布托啡诺）和对照组（布托啡诺），利用血清P物质（SP）、前列腺素E2（PGE2）、β-内啡肽（β-EP）作为疼痛递质指标，利用白介素-6（IL-6）、肿瘤坏死因子-α（TNF-α）作为炎症因子指标，利用皮质醇（Cor）、去甲肾上腺素（NE）作为氧化应激指标，利用疼痛的视觉模拟评分（VAS）来衡量临床镇痛疗效。结果显示，联合组术后的疼痛VAS更低，进一步降低了血清SP、PGE2、NE、Cor水平，提高了β-内啡肽水平，降低了不良反应发生率。说明布托啡诺联合低剂量氢吗啡酮能进一步降低疼痛递质的水平、减轻氧化应激反应，提高疼痛阈值、降低患者的疼痛程度，提高麻醉安全性。

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“人民科学家”顾方舟：中国消灭脊灰的先驱者

左锟澜, 黄剑良, 孙博, 刘欢

科技导报. 2024, 42(19): 119-127. https://doi.org/10.3981/j.issn.1000-7857.2024.01.00113

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中国病毒学家顾方舟，是中国组织培养口服减毒疫苗的开拓者，他的研究工作极大地提高了脊灰减毒疫苗的接种效果，使千百万儿童免受脊灰的威胁。以顾方舟为研究对象，介绍了顾方舟走上公共卫生和病毒学道路的原因以及研制中国首批“脊灰”减毒疫苗的过程等，讨论了影响脊灰疫苗技术路线选择的因素，以及疫苗的生产、检定、临床试验的过程与结果。

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《杨澜对话》专访诺贝尔奖得主丁肇中教授

科技导报. 2024, 42(19): 128-132. https://doi.org/10.3981/j.issn.1000-7857.2024.09.01370

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2024年是J粒子发现50周年。1974年，美籍华裔物理学家、麻省理工学院教授丁肇中领导的研究小组发现了第4种夸克的束缚态——J粒子，并因此获得1976年诺贝尔物理学奖。J粒子开创性的发现，给基础物理学发展带来了一次革命性的突破。丁肇中长期从事高能物理研究，如今88岁高龄的他，仍然每天工作10~12小时，将全部精力都投入科学研究中。2024年1月27日，在丁肇中88岁寿辰当天，资深媒体人杨澜在北京采访了他。为纪念J粒子发现50周年，现将采访内容整理如下（有删节），以飨读者。

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2024年, 第42卷, 第19期　刊出日期：2024-10-13

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