2021年诺贝尔物理学奖：复杂系统科学的新纪元

2021年度诺贝尔物理学奖授予3位科学家，以表彰他们“对理解复杂物理系统的开创性贡献”。真锅淑郎(Syukuro Manabe)和克劳斯?哈塞尔曼(Klaus Hasselmann)共同分享了1/2的奖金，获奖理由是“对地球气候建立物理模型、量化可变性并可靠地预测全球变暖”。乔治?帕里西 (Giorgio Parisi)获得另外1/2的奖金，获奖理由是“发现从原子到行星尺度的物理系统中无序和涨落之间的相互影响”。文章介绍了这几位科学家的工作以及他们的贡献。     

太阳磁场测量

20世纪初太阳黑子中磁场的发现将对太阳的研究从唯象观测带入真正的物理研究。太阳磁场将太阳内部以及各层大气联系在一起，其演化驱动了太阳大气中的各种活动现象。太阳磁场的精确测量对于我们理解太阳物理学中大多数尚未解决的问题至关重要。文章主要回顾了太阳磁场的发现和观测历史，介绍太阳磁场常用的测量方法和当前面临的挑战。     

辅助离子束对孪生磁场中频反应溅射等离子体特性的影响

 在自行研制的离子束辅助孪生磁场中频反应溅射设备中制备光学氧化钛薄膜，利用郎缪尔静电探针研究等离子特性变化，同时测定基片表面的伏安（I-V）特性。结果表明，随离子束功率密度不断提高，等离子体电子密度不断增加，悬浮负电位绝对值减小，溅射阴极电压下降；基片表面经历从富电子向富阳离子转变，基片正电位不断提高；辅助离子束为109 W时，基片表面处于电中性等离子体平衡态。     

水位变化对砌石坡岸遗址稳定性的影响

水库、河流等水位的变化是影响坡岸稳定性的重要因素,特别对于遗址中的河堤、护坡等,在水位发生变化时,极易发生崩塌、滑移等事故,严重威胁了文物及人员财产安全.针对贵州镇远青龙洞古建筑群中湘黔古驿道进行流固耦合数值模拟研究,分析了不同水位涨落工况下古驿道堡坎的位移及安全系数的变化;并结合现场情况进行了对比研究.结果表明:堡坎的最大位移处于坡岸的中下部区域,与现场鼓胀病害位置一致;常水位状态下,古驿道处于基本稳定状态,但安全储备不足,水位上升阶段,浮力作用造成整个滑坡体的抵抗力变小、稳定性降低.当水位急剧下降时,坡岸中产生渗透水压力,造成稳定性降低,容易诱发崩塌,7m高坡岸在水位4～5m处;6m高坡岸在水位1m和3.5～5m处,安全系数较低,容易发生垮塌事故,与之前的垮塌情况相吻合.研究可为此类砌石坡岸遗址的保护提供参考,也为相关加固工程提供理论依据.     

喀斯特高原山区刺梨种植空间格局变化与地形土壤影响因素——以贵州省盘州市为例

为了研究近年来喀斯特高原山区刺梨种植空间格局变化与地形土壤的影响,以盘州市为例,对影像采用目视解译、地学统计分析及实地调研等方法获取2017年和2019年的刺梨种植空间分布特征,引入RS和GIS技术手段详细研究了2017年和2019年的刺梨种植空间分布格局时空变化特征与地形因子、土壤养分含量之间的相关性.研究结果表明:①受海拔、地貌类型和城市分布的影响,通过2017年和2019年的刺梨种植空间分布格局两期监测数据,直观地看出盘州市刺梨种植主要在除中部以外区域的空间分布特征;②盘州市刺梨种植空间分布面积占比情况和种植面积增加区域的占比情况均与全市的坡度分类面积占比规律一致,其坡度类型占比最大为缓陡坡,2017年和2019年刺梨种植空间分布主要在缓陡坡类型,2019年相比较2017年在各个坡度等级种植面积均有增加,在缓陡坡类型刺梨种植增长量占比最大,刺梨种植面积占比主要分布在地形起伏度为70～200 m范围内;③盘州市的土壤pH平均值约为5.98,为适宜种植刺梨的微酸性土壤,有机质、全氮、速效钾等含量主要为丰富和极丰富范围值,有效磷的含量较低,但土壤中各元素含量的丰富程度符合刺梨种植空间分布格局及变化情况.     

黄河中下游泥沙变化及其影响分析

黄河是中华民族的母亲河。一直以来,严重的泥沙问题影响着黄河流域人们的生产生活。本文从黄河泥沙含量变化入手,采用多年均值的方法分析1957年至2017年不同时段黄河泥沙的变化,从自然因素和人文因素视角阐释了水沙变化的原因,探究黄河水沙变化对下游河床、河口三角洲的影响,并在此基础上,根据实际提出变废为宝、加强监控、保护三角洲生态的策略。     

影响驾驶员心生理变化的高速公路路侧植物的选择原则

为了合理地选择高速公路路侧的绿化植物,通过心电仪和眼动仪对驾驶员在驾驶过程中的心生理数据进行采集.对驾驶员的视点区域进行灰度处理,得到不同视点区域的明暗程度等级,然后通过对比分析,选择有助于改善驾驶员心生理变化的植物.研究结果表明:当植物表现出的明暗程度等级为3~5时,可有效减缓驾驶员的紧张程度,提高行车的安全性.     

郑州市区主要河流春季浮游藻类群落结构动态研究

为了解郑州市区主要河流春季浮游藻类的时空变化,分别于1999、2000、2015、2016年春季调查其种类组成、个体数量,并计算其多样性指数.结果表明:郑州市区主要河流春季浮游藻类组成基本上以绿藻、蓝藻与硅藻为优势,黄藻、金藻与甲藻偶尔出现,裸藻出现频率较大,但均不占优势;金水河自上游至下游沿程,浮游藻类的门类数、种类数与个体数量总体上均增加,多样性指数略下降.浮游藻类发生明显变化的时间大致在4月份,自1999年至2016年,种类数整体减少,2015年后个体数量明显下降,2016年数量显著下降.郑州市区主要河流基本上处于中营养化水平,水质属于轻污染,没有出现富营养化与贫营养化.研究结果可为北方城市河流的浮游藻类与水体富营养化长时间动态研究提供借鉴,以及为污染防治与水域的景观化利用提供依据.