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2012年 第34卷 第3期    刊出日期：2012-06-25

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特约专稿

面向气候变化的复杂地球系统建模与模拟探索(上)*

李琦 查传捷

2012, 34(3):  125-138. 

摘要 ( 983 )   PDF (15488KB) ( 823 )  

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地球是开放系统的集合，在现实世界中，任何取自于地球的模拟对象皆包含着耗散与回递的因子，所以它们亦是非线性的。非线性方程式基本上无解，这就是建模与数字化面临的难题。因此本文给出系统的严谨数学定义与其参数，透过自动化模式、线性机械线路、形式语言与其等价的文法规则及混沌系统理论，直接以时空拓扑结构及回递函数、量子方程式与化学反应式之本质，取代偏微积分方程式，以非线性离散数学直接描述所有取自于地球的模拟对象，令数字化模式与模拟对象一致，以解决建模问题，更为科学打开通往数学物理化的门扉，进而从根本上消弭数学与物理间不一致的基础危机。

专题综述

 智慧让城市更美好

王家耀

2012, 34(3):  139-142. 

摘要 ( 979 )   PDF (964KB) ( 624 )  

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适应日益增长的社会需求和信息科学技术的快速发展，“数字城市”建设取得了显著成绩，为政府、企业和公众提供了良好的服务，但是也存在许多问题。网格、物联网和云计算技术的出现和应用，给解决“数字城市”面临的问题带来了机遇、创造了条件，“智慧城市”应运而生，由“数字城市”向“智慧城市”演化成为社会关注的主题。网格、物联网、云计算等是实现“数字城市”向“智慧城市”演化的关键技术。“智慧城市”将推动城市智慧服务和智慧产业的发展，提升进入21世纪信息化时代城市的核心竞争力。

论地理系统模拟基本模型*

郑新奇

2012, 34(3):  143-149. 

摘要 ( 830 )  

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地理计算模型和地理信息系统（GIS）的集成是实验地理学研究急需解决的技术难点。地理系统丰富的内容、复杂的结构和功能的多样性，给人们分析、模拟地理系统带来了挑战。本文针对众多地理计算模型侧重表达、地理分析，多方法应用、众多模型无法筛选等现状, 从计算地理学、地图学、地理信息科学等前沿需求出发, 将地理系统模拟的基本模型归纳为在GIS平台支持下由点[CD*2]多智能体（AB）、面[CD*2]元胞自动机（CA）、流[CD*2]系统动力学（SD）构成的地理系统模拟基本模型，并探讨了地理系统模拟基本模型的框架、结构与通讯，深入解析了各模型的原理、集成的关键技术与应用途径, 为地理系统模型进一步发展及地理系统模拟平台研制与开发提供参考。

影像中的世界*

关泽群 余声

2012, 34(3):  150-153. 

摘要 ( 785 )  

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本文从认识世界的方式入手，分析了传统的金字塔结构影像和最新的时间序列GigaPan影像结构，指出了其存在的局限性，即实际所见的是与现实目标源不一致的该区域的分裂的全要素数据，同时提出了一种面向事件的可以表现多尺度世界中动静状态的新的影像结构。通过分析从现实世界到影像世界的映射关系，探讨了未来遥感影像研究的发展方向。

科技进展

太阳驱动地球环境变化研究进展

刘钊 于学峰

2012, 34(3):  154-160. 

摘要 ( 865 )  

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太阳是地球表层系统最重要的能量来源，地球表层环境变化记录中含有太阳辐射变化或太阳活动的印记，实际观测的太阳辐射变化却被认为不足以引起地球气候系统的剧烈变化，不同学者发展了多种物理模型来解释太阳驱动地球环境变化的机制。本文从地质记录入手，综述了太阳影响不同时间尺度气候变化的地质[CD*2]生物记录，评述了几种放大机制，发现这些物理模型在解释某种气候现象时具有很好的适用性，但在其他方面也往往存在一定缺陷。我们认为：太阳变化是驱动地球环境变化的最根本因素；地球环境变化可能直接响应太阳变化。要么太阳活动引起的辐射量变化在气候系统中的作用被低估，要么还有未被发现的新机制，未来的研究应该针对这两个问题展开。

动物行为研究的新进展（四）：食物贮藏与计划未来

尚玉昌

2012, 34(3):  157-160. 

摘要 ( 859 )  

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动物前脑大小与觅食创新之间存在着神经生物学联系，通常是前脑越大觅食创新能力越强，觅食创新能力可大大提高鸟类的食物摄取率，从而对鸟类的生存和生殖有利。松鸦具有令人难以置信的记忆力，它常常为了未来的需要而贮藏大量的食物，并能在以后重新找到它们。当检查贮藏食物的行为与脑海马大小之间关系的时候，发现很多鸟类都表现出极明显的正相关关系，海马体积越大，贮食行为就越发达，这表明海马的大小是鸦科鸟类空间记忆力和觅食行为进化的关键因素。鸦科鸟类的祖先是适度贮藏食物者，这就是说，原始鸦科鸟类中的一些物种朝着专化贮藏食物者的方向进化，而另一些种类则走向了完全丧失贮藏食物的能力。通过观察和巧妙的实验，现已证实动物确实具有计划未来的能力。

世界煤地下气化的快速发展

朱铭 徐道一 孙文鹏 韩孟 余学东

2012, 34(3):  161-166. 

摘要 ( 849 )  

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由于世界油气资源的涨价和环境问题的严重，促使人们对一级能源的重新选择。与核能、水能和其他可再生能源相比，煤地下气化（UCG）是最好的选择。目前，澳大利亚、英国、南非都有快速的发展，煤地下气化技术已包括UCGIGCCCCS，UCGAFCCCS，UCGGTLCCS等的新方向，真正意义上地实现减排的效果。事实证明UCG的成本低廉，效率高、环境友好。尤其英国正在建由UCG供氢氧的300MW燃料电池，并通过燃料电池（AFC）发电的电站，可以达到零排放。所以，煤地下气化是解决确保国家的能源安全、CO2减排和环境污染、以及采煤矿工人身安全的一把金钥匙。因此，UCG应当是中国一级能源发展的主要方向。

自然科学史

诺贝尔奖与免疫学的百年渊源

刘伯宁

2012, 34(3):  167-171. 

摘要 ( 1461 )   PDF (1202KB) ( 1270 )  

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2011年诺贝尔生理学或医学奖，分别授予了发现树突状细胞的斯坦曼和发现Toll样受体的博伊特勒、霍夫曼。自1901年贝林因发现抗毒素获得首届诺贝尔奖开始，一百多年来，免疫学研究领域所荣膺的诺贝尔奖已经累计17次。从免疫学发展史的角度看，诺贝尔生理学或医学奖见证了学科发展的整个历程：免疫学起源于微生物学，经历了由免疫化学向免疫生物学的转变，最终成为一门前沿科学。本文回顾了历届荣膺诺贝尔奖的免疫学研究成果，并进一步分析了其理论价值与临床应用。

袁复礼对中国地质科学发展的贡献

郑剑东

2012, 34(3):  172-175. 

摘要 ( 910 )   PDF (692KB) ( 778 )  

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袁复礼教授 (1893—1987), 中国著名的地质、地理和考古学家。早年留学美国，回国后长期任清华大学教授兼地学系系主任，其间参加了著名的中瑞西北科学考察，在考察中发现大量动物和植物化石，尤其在新疆发现二齿兽和水龙兽等冈瓦纳大陆大型爬行动物化石，贡献卓著。他毕生从事地质调查和地质教育事业，笔者从其参与创建中国地质学会、西北科学考察、清华大学任教、考古发掘、第四纪地质与地貌学研究、矿产资源调查等方面阐述袁复礼对中国地质科学发展的贡献。

科学时评

科学需要创新

关毅

2012, 34(3):  176-180. 

摘要 ( 724 )   PDF (958KB) ( 548 )  

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这一次，美国人又创新了一把。首次把商业飞船引入了空间发射的新时代；无独有偶，把全球最大射电望远镜分别建在两个国家尽管是一种妥协，但从某种意义上而言，也不失为一种创新，一项尝试。[JP3]在科学研究的道路上，一旦遇到此路不通，不妨动动脑筋，给科学也做个“搭桥手术”，或许一切就会迎刃而解，达到“柳暗花明又一村”的效果。

科学人物

钱永健——荧光的奇迹

杨建邺

2012, 34(3):  181-186. 

摘要 ( 992 )   PDF (1393KB) ( 696 )  

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2008年10月8日，瑞典皇家科学院在斯德哥尔摩宣布，下村修、马丁·查尔菲与钱永健三人“因为发现和应用绿色荧光蛋白而共同获得2008年诺贝尔化学奖”。