地球大气环境的侦察兵——嗅碳卫星

    2016年12月22日3时22分，我国在酒泉卫星发射中心用长征二号运载火箭成功将“全球二氧化碳监测科学实验卫星”（简称“嗅碳卫星”）发射升空。这是继日本“呼吸”号卫星、美国“轨道碳观测者”2号（OCO-2）卫星之后，全球第三颗嗅碳卫星。该卫星的成功研制和后续在轨稳定运行，将使我国初步形成针对全球、中国及其他重点地区大气二氧化碳浓度进行监测的能力。为什么要发射嗅碳卫星？嗅碳卫星如何嗅碳？我国发射的这颗嗅碳卫星有哪些先进技术？

为什么要发射嗅碳卫星

    嗅碳卫星是人造地球卫星中专门测量地球二氧化碳浓度的卫星。嗅碳卫星对二氧化碳浓度的测量精度能够达到百万分之一，是人们掌握高精度二氧化碳测量数据的得力“助手”。借助卫星上携带的光谱仪等仪器，科学家们可以动态测量大气中不同来源的二氧化碳，监测海洋和森林等对二氧化碳的吸附情况。

    为何要通过卫星来追踪二氧化碳？人类目前每年因使用矿物燃料向地球大气中排放的二氧化碳超过300亿吨，生物燃料、森林火灾以及农业焚烧等行为每年共排放二氧化碳达55亿吨。过去50年来，人类活动已导致大气中的二氧化碳水平升高了近20%。科学界认为，人类活动使自然界的碳循环失衡，以二氧化碳为主的温室气体是导致全球气候变暖的主要因素。因此，全球二氧化碳排放亟须更精确的监测研究。

嗅碳卫星如何“嗅碳”

    我国研制的这颗嗅碳卫星，搭载了一台高光谱与高空间分辨率二氧化碳探测仪。这台探测仪的工作原理是，在可见光和近红外谱段，利用分子吸收谱线探测二氧化碳浓度。简单来说，就是通过看“颜色”来识别二氧化碳气体。因为太阳光经过空气时，二氧化碳分子对许多精细的颜色有不同程度的吸收，嗅碳卫星通过精细测量其光谱吸收线，可以通过光学仪器对这些色彩进行非常精准的测算，从而能反向推算出二氧化碳分子数量，最终得知大气中的二氧化碳浓度。

中国的嗅碳卫星具有哪些先进技术

    尽管中国的嗅碳卫星是个只有几百千克重的小卫星，却有着许多“高精尖”技术。

    首先是有极高的灵敏度。二氧化碳浓度变化很快，但从数字上看，平均每年也只是在零点几个ppm到1个ppm之间变化，想把信号探测出来，仪器灵敏度不高的话，只能作罢。中国的嗅碳卫星上装着一个灵敏度很高的二氧化碳探测仪。几十纳米的带宽上，人眼看是一个颜色，而通过二氧化碳探测仪的2000多个通道，可以将这些微小差异的颜色区分开来，可以发现1～4个ppm二氧化碳浓度的变化，这不亚于美国OCO-2的水平。它是嗅碳卫星搭载的主载荷，可通过获取高精度的大气吸收光谱，应用反演算法计算出二氧化碳的浓度。

    其次是有复杂的反演验证系统。反演验证系统是获取卫星数据后通过模型反算出二氧化碳浓度，这也是技术难点。以往气象卫星所涉及到的反演问题，大多集中在红外和微波谱段，而嗅碳卫星所涉及到的是可见光和近红外谱段的反演问题，机理不同，难度加大。我国集中国内优势力量联合攻关，终于成功填补了国内有关技术空白。

    再就是有稳定的舞步。嗅碳卫星只有一只“眼睛”，它需要不停转换角度来完成对不同方向的观测。所以卫星要不断地调整姿态，就像跳优美的华尔兹。这种没完没了、灵活多变的观测模式是卫星领域科学家最忌讳的――毕竟是在太空，没有任何着力点，要是翻过去翻不回来了怎么办？为了特定的科学目标，我国科学家解决了嗅碳卫星在天上不断“做动作”的难题。

       ①2015年6月1日，重庆东方轮船公司所属“东方之星”号客轮沿长江由南京开往重庆，当航行至湖北省荆州市监利县大马洲水道时翻沉，造成严重的人员死亡。

       ②这起惨痛事故的背后有一个“罪魁祸首”，它就是下击暴流。作为一种灾害性天气，它看不见、摸不着，就像一个隐形杀手，总在不经意间给我们带来致命的伤害，所以又被称为“低空风怪”。

       ③什么是下击暴流呢？通俗地讲，下击暴流就是从云中快速下冲的一股强烈气流，触及地面后向四面八方散开。我们可以把它想象为一个从天而降的气流炸弹，到达地面后爆炸，气流就像炸弹的碎片一样向周围飞溅。还有人将下击暴流比作高悬在空中的水龙头向下放水，下沉的气流就是倾泻而下的水柱。

        ④那么，下击暴流是如何形成的呢？一般认为，下击暴流的形成与暴云顶的上冲和崩溃紧密相关。上升气流在其上升和上冲的过程中，从高层大气运动中获得了水平动量。随着上冲高度的增加，上升气流的动能变为势能（表现为重、冷的云顶）而被储存起来。以后，一旦上升气流迅速消失，云顶迅速崩溃，便产生下沉气流。下沉气流在下降过程中吸收了巨大的水平动量迅速向前推进，当到达地面时，就可以形成下击暴流。

       ⑤下击暴流属于小尺度风暴系统，虽然“个头小”，但“脾气”大，其破坏性不可小觑。

⑥首先它是飞行安全的劲敌。飞机起飞和着陆都是先逆风飞行，然后飞进下击暴流区，最后顺风飞行。在逆风飞行时，飞机空速（空速就是飞机相对于空气的运动速度）增大，飞行员为了保持空速，必然会减油门。当油门减下来后，飞机飞进下击暴流区，这时飞机空速减小，飞机突然下降。飞行员为了保持空速和高度，必须增大油门。当油门增大后，飞机飞进顺风区，容易造成速度失控。如果下沉气流不强，飞行高度高，飞行员经验丰富， 有可能飞出这危险区；但如果碰到下沉气流强度大， 飞行高度低，飞行员缺少飞行经验， 一旦操作不当就可能造成飞机失速坠毁。历史上因下击暴流造成的飞机失事的事故可以说是不胜枚举。

       ⑦另外，下击暴流触地后，带来的瞬时大风破坏力极强。下击暴流影响区域内可能出现超过17.2米秒（8级）的瞬时地面大风，最大地面风速可达50米秒（15级），造成农作物倒伏、树木折断甚至房屋倒塌，如果发生在水面上则可能掀翻船只。这种突发性的大风灾害难以提前预测，往往在毫无征兆的情况下突然发生，很短时间内就会对人们的生产、生活造成较大伤害。（有删改）

着眼湿地，呵护“地球之肾”

杨志峰

①在我们居住的这颗蔚蓝的星球上，有着许许多多不同的生态系统：湿热的雨林、广袤的海洋、寒冷的苔原，还有时常寒风凛冽的高耸山脉和四季分明的温带平原，为诸多的生物提供了繁衍生息的生存环境。但几乎没有哪个生态系统能够像湿地一样，以狭小的面积，孕育了如此众多的生命。

②顾名思义，“湿地”就是富含水分的湿润地方。广义的湿地是指，不论其为天然或人工，长久或暂时性的沼泽地，泥炭地或水域地带，静止或流动，淡水、半咸水或咸水体，还是低潮时水深不超过6米的水域，以及珊瑚礁、滩涂、红树林、湖泊、河流、河口、沼泽、水库、池塘、水稻田等；而狭义的湿地则仅指地表过湿或经常积水，且生长湿地生物的地区。

③即使按照最为宽泛的定义来划分，湿地在地球陆地面积中所占的比例，也只有大约6%。它们可能是天然形成，也可能由人类活动所塑造。但就是这些只占地球表面积很小一部分的区域，却为全球大约20%的生物提供了居所。栖居于湿地的野生动植物不仅种类丰富，而且数量繁多，以至于湿地成为了地球上生物多样性最为丰富的区域之一。

④当我们走近湿地，我们可以领略到栖息其中的动物们的独到生存智慧。黑鹭会将自己的翅膀围成伞状来遮住阳光，使想要寻找阴凉的鱼落入陷阱；丹顶鹤演化出修长的双腿，使它们可以在沼泽地带跋涉和觅食；弹涂鱼独特的身体结构，使它们可以离开水生活一段时间……如果有幸观察这些生活在湿地里的生灵，相信你会不由得感慨演化的力量留在它們身上的印记。

⑤而在滋养生命的同时，湿地也发挥着调节水分平衡和净化水体的功能。湿地如同天然的海绵，在洪水来临时充分蓄水，削减洪峰；在干旱的季节则成为重要水源，补给河川和地下水。而且，不同于河流，湿地里的水流较缓，使水体中的有毒、有害物质逐渐沉淀下来，通过化学转化、微生物分解和植物吸收富集等途径去除污染物，从而有效地净化水质。这种全方位的调蓄和净化能力，使湿地扮演着“地球之肾”的角色。

⑥但随着人类活动的加剧，许许多多的湿地特别是天然湿地，正面临着前所未有的挑战。围填海、城市扩张和工农业活动，都在挤压着本已不多的湿地；而在一些湿地周围，过度排放的污染物也超过了生态系统的自我净化能力，令“地球之肾”面临“坏死”的命运。但如果某一个湿地系统完全退化，栖居于其中的动植物，还有巧妙的食物网，以及令人赏心悦目的美景，也会随之永远消失。在经济发展的同时保持与生态环境的和谐，呵护脆弱的湿地系统，是人类社会在21世纪里需要认真审视的任务。

 （选自（知识就是力量）2019年02期）

听得见的博物馆：震旦角石

在山西地质博物馆的“穿越时空”展厅，陈列着一块像宝塔一样的化石，它静静地站在那里，无声无息。谁也看不出来，它曾是奥陶纪海洋中最凶猛的食肉动物，它就是我们这期要聊的主角——震旦角石。

震旦角石又名“中华角石”，是一种海生无脊椎软体动物，属于头足纲，现今已经灭绝。它的化石仅产于我国，只分布在我国华南地区的奥陶系石灰岩中，有很好的地层和地质年代指示意义，具有很高的科研价值。在哪里发现它，就说明它所在的地层形成于奥陶纪，它也是我国《古生物化石保护条例实施办法》重点保护、管理的化石之一。

在5.4亿年前的寒武纪时期，地球上在很短的时间内突然出现了各种各样的生物，我们称这一事件为“寒武纪生命大爆发”。就在这个时期，震旦角石的祖先诞生了。生命大爆发带来生物多样性的同时，也加剧了竞争的残酷性。物竞天择，适者生存，为了在残酷的海洋环境中生存下去，角石必须不断地进化、改变，让自己变得更为强大。到了奥陶纪中期，震旦角石出现了，它的外形呈圆锥状，游泳速度更快、体型更大、可以更好地适应各种环境。在黑暗幽深的海洋里，巨大的震旦角石常舞动着粗壮的触腕，奋力向前喷出一股水柱，回流将成群的小鱼送进它的嘴里，震旦角石再合拢触腕，小鱼们便成为震旦角石的盘中餐。震旦角石以绝对的实力，占据着奥陶纪海洋霸主的位置。

直到有一天，成群的震旦角石死后被泥沙覆盖、掩埋，它们的内脏和触腕早已灰飞烟灭，只留下石化的硬壳，纹饰历历在目，保留着生命最后一刻的张力。现代海洋中的章鱼、乌贼、鹦鹉螺便是震旦角石的近亲。

震旦角石一头尖，一头宽，硬壳表面发育有二三十节环状圈纹以及竖纹，把它倒置，就像一座宝塔，也很像竹笋。所以它被人们赋予了美好的寓意，人们认为它能够聚财、节节高升，是镇宅驱邪的宝物，广受大家的喜爱。

(有删改)

【材料一】

①“学霸”有很多含义，其中一种含义是指那些会学习，学习成绩优秀的学生。本文想为各位呈现一些经心理学研究证实普遍有效的学习方法，帮助大家成为“学霸”。

②一、详尽发问法：连接新知识与旧知识

③研究发现，在学习过程中使学生思考“为什么”的问题能够非常显著地提升学习成绩。很多时候我们认为自己读懂了，实际上印象并不深刻，也没有真正理解。当我们对所学知识进行各种“为什么”的发问时，我们会把新的知识与旧的知识联系起来，用旧的知识来解释新的知识，从而让新知识融入已有的知识体系，这样才是真正的“理解”，因而也会记得更牢。

④二、心理意象法：用心作画印象深

⑤人的想象力是无穷的。心理意象法的关键就是把抽象的东西形象化。我们要做的就是把抽象的学习内容放到一个心理图像里，这个心理图像可能是一个具体的物品、一幅画面面、一个动态的故事。心理意象法把新的知识与生活中常见的事物和场景联系起来，实现知识整合，提升我们的记忆和理解。

⑥三、习题检测法：从内部主动回忆

⑦大部分学生都很不喜欢习题测验。但是，习题测验的确能够提升学生对学习内容的掌握和记忆。所以，我们能给学生的建议是适量地做高质量的习题，而这种习题最好是依据自己的学习情况编写的。习题测验的过程必然是存在心理煎熬的，然而要看到它对学习的巩固作用。

⑧四、分散学习法：不要“临时抱佛脚”

⑨如果你想在考试中发挥出色并能长期掌握知识，那就要用分散学习法了。对于学习来说有计划有间隔地完成学习任务是值得推荐的，因为有些人虽然可以考前突击记住大部分内容，但是没有前者来得牢固和持久。从长远的效果考虑，应该把“少量多次”作为首要策略。分散学习10小时相比集中学习15或20小时，对长期记忆而言效率更高。而且，研究还发现有意识地进行这种分散学习的效果比偶然出现这样的分散学习要好得多。当然，这种方法的运用还是要考虑所学内容的特点。

⑩五、交叉学习法：促进思维快速转换

⑪交叉学习，是在一个学习阶段内学习多个技能，进行穿插练习。如果我们利用交叉学习的方法，会得到比长时间学习同一种内容更好的学习效果。由于进行交叉学习，在做下一类习题时，前面的知识点和习题种类仍然停留在学生的记忆中，因而学生能够更加清晰地区分不同问题该用何种方法来解决。这样，下次遇到这些问题时，学生能够更快更准地把问题归类到不同知识点上。因此，我们不妨把不同类型的学习材料交叉地编排在学习计划中，这样能让我们在快速转换思维的过程中对知识系统进行灵活地调整和明确地区分。

（选自《百科知识》，有删改）

【材料二】

罗马房间记忆法是一种古老的记忆术，当时的政治家为了发表长篇演讲，要记下大量的资料，为方便记忆，便创造了这个方法。其特点就是利用自己的房间作为记忆的“档案柜”，把记忆的对象与熟悉的生活环境联结起来。

【材料三】

学霸小高作息时间表（部分）

6：40－7：00起床

7：00－7：10背诵一篇英文短文

7：10－7：30早餐

7：30－7：50识记十个英语单词、挑战一道数学易错题

7：50－12：00上课

12：10－12：20 学习英语语法

12：20－12：40 午餐

12：40－12：50 背诵一首古诗

12：50－14：00 午休

14：00－14：20 阅读名著片段

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【甲】公共场所岂容恶犬逞凶

法律法规明明摆在那里、小区公约明明贴在那里，为什么就是不遵守?说白了，就是因为一些人 总是心存侥幸，认为“拴上绳子狗不自由”“毛孩子出门撒个欢不会有事的”……但是狗毕竟不是人，不管狗主人为它赋予了多少“萌萌哒”的拟人化人格，在外人面前，它就是一只此牙咧嘴、随时可能发起攻击行为的小兽。要想狗的行为可控，首先狗主人要严格遵守各类规章。

目前对于一些不文明养犬行为，惩戒力度并不够。一般来说，各地公安机关是养犬管理的行政主管部门，每个城市往往也会划出限养区、禁养区，出台相关养犬规定等。近年来，马路街头等开放 场所明目张胆的不文明养犬行为已经有所减少，但封闭式小区里的一些不文明养犬行为，却始终是 个顽疾。物业作为服务业主的组织，没有惩戒权，往往也不太敢管。邻居看到了，最多提醒两句，还可能遭遇狗主人的“回怼”。所以，尽管很多人呼吁通过建立“黑名单”制度来约束狗主人，但执行性 一直是个问题。

城市养犬问题，必须拿出一个体现治理智慧、具有可操作性的方案了。就像治理不文明驾车行为一样，能否赋予更多人举报权，通过手机拍照上传至相关城市管理APP进行举报，而狗主人每年 被举报多少次并核实无误后，必须放弃养狗或缴纳罚款等。此举既能惩戒不合格的养狗者，也能增强狗主人的责任心。 

(节选自《浙江日报》，有删改)

【乙】打疫苗的路线，是不是走错了?

全国一年花53亿元在人身上打狂犬疫苗，但我国接种兽用狂犬病疫苗的犬只，只占不到40%。 以湖南为例，2021年犬只兽用狂犬病疫苗接种率仅为29.89%。世界卫生组织研究表明，一个地区达 到70%以上犬只的免疫覆盖率，就可建立起有效的免疫屏障，阻止狂犬病毒扩散和传播。

这么多人打狂犬疫苗，打疫苗的狗却那么少，正常吗?打疫苗的路线，是不是走错了?美国猫狗数量极多，他们是如何控制狂犬病的?首先，给狗打疫苗的规定和执行严格清晰。比如洛杉矶的规定， 4个月以上的宠物犬必须接种狂犬病疫苗，任何时候都要将接种证书拴在颈部的易识别部位。如 果宠物未接种被发现，主人将被审判。如果宠物伤人，宠物主人将依次接受民事、刑事处罚。简言之，欧美等国，包括亚洲的日本，之所以完全控制了狂犬病，是因为给狗采取有效的免疫措施，而不是给人采取免疫措施。

这一经验值得借鉴。但这不是某个人做得到的，需要行政政策方面的努力。不仅仅要给狗牵绳拴绳，而且要给狗打疫苗。 

 (节选自“呦呦鹿鸣”公众号，有删改)

【丙】捕杀流浪狗是否让“管狗”变了味?

事件持续发酵，各地纷纷掀起管狗行动。连日来，多地发布临时性通知或开展整治行动，对养犬 行为进一步规范。湖南、安徽、河南等地将抓捕公共区域未拴绳犬只；四川射洪市要求禁止饲养烈性犬、体高超过35厘米的大型犬；四川峨边县将公共场所无人看管的犬只，一律视为流浪狗进行捕捉。

然而，捕狗执法行动中不乏粗暴的捕杀行为，这是否让“管狗”行动变了味?重庆对外经贸学院 一只流浪狗被保安抓捕后打死。事件发生后，网上呼吁动物保护立法。“地球不只属于人类”“为流 浪动物发声”“这个世界不能没有小狗”等话题登上热搜。

原本是人不规范养狗造成的惨剧，承担后果的却是动物本身。如何用法律规定约束不规范养狗 行为，解决流浪狗难题，是一个值得全社会和相关部门深思熟虑的问题。如果制度规范一直“缺位”， 恶犬咬人的惨剧将不会是最后一起，因如何对待流浪狗而产生分歧的舆论场将会持续割裂。

(节选自“齐鲁壹点”公众号，有删改)