行动 • 预计的无冰北极环境将对海军行动的安全性和有效性产生重大影响。这些影响将最明显地影响舰队长期执行行动的能力。虽然目前的任务范围可能会适用,但未来的系统必须适应对所需作战能力 (ROC) 和预计作战环境 (POE) 的重大修改,以进行扩展的极地作战。环境的建模和预测以及针对操作条件的平台设计修改将非常重要。• 极地 C4ISR 基础设施似乎是一个限制因素。需要专门的极地空间支持作战概念来为极地作战提供网络中心战能力。冰侦察应该是一个关键组成部分。• 扩展行动的后勤支持似乎是一个限制因素。必须增强有机航母船上交付/垂直船上交付 (COD/VOD) 能力和岸上基础设施,以保持当前的航行补给 (UNREP) 能力和所需的战斗节奏。• 需要新的传感器和武器性能能力来支持海底战争和打击战争。还需要新的传感器能力来支持利用其他战争领域的情报、监视和侦察水平。• 当前的环境测量和预测,包括北极天气和冰层预测、浅水声学性能预测和动态海洋环境变化,不足以支持北极更大规模的海军行动。需要重新关注天气和冰况的短程预报准确性。对合成孔径雷达 (SAR) 的依赖将增加,必须为其购买 (OM&N) 编制预算。• 海军目前没有在北极环境中对传统或正在开发的武器系统进行武器测试和评估。• 目前的寒冷天气/极地作战训练水平不足以进行长期作战。• 目前的图表和 GPS 支持计划不支持长期极地作战。除非解决这些不足之处,否则安全导航和精确武器投送能力都可能受到严重限制。• 目前的破冰船能力无法支持战斗群规模的部队进行长期极地作战。美国海军没有破冰能力,美国海岸警卫队只有三艘极地破冰船。破冰船应被视为扩展极地作战基础设施的重要组成部分。• 有限的机动空间和快速变化的天气条件将需要新的战术、技术和程序,这些必须在量身定制的极地训练评估中加以解决。需要经过极端天气和低能见度认证的自动导航系统。
星际复杂有机分子 (iCOM) 的形成是天体化学中的热门话题。试图重现观测结果的主要范例之一是假设 iCOM 是在覆盖星际尘埃颗粒的冰幔上由于自由基 - 自由基偶联反应而形成的。我们通过计算量子力学方法研究冰表面上 iCOM 的形成。具体来说,我们研究了涉及 CH 3 + X 体系 (X = NH 2 、CH 3 、HCO、CH 3 O、CH 2 OH) 和 HCO + Y (Y = HCO、CH 3 O、CH 2 OH) 以及 CH 2 OH + CH 2 OH 和 CH 3 O + CH 3 O 体系的偶联和直接氢提取反应。我们利用密度泛函理论计算了两个冰水模型(分别由 33 个和 18 个水分子组成),计算了这些反应的活化能垒以及所有研究的自由基的结合能。然后,我们利用反应活化能、解吸能和扩散能以及通过 Eyring 方程推导的动力学估算了每个反应的效率。我们发现表面上的自由基 - 自由基化学并不像通常假设的那么简单。在某些情况下,直接的氢提取反应可以与自由基 - 自由基偶联竞争,而在其他情况下,它们可能包含较大的活化能。具体而言,我们发现 (i) 乙烷、甲胺和乙二醇是相关自由基 - 自由基反应的唯一可能产物;(ii) 乙二醛、甲酸甲酯、乙醇醛、甲酰胺、二甲醚和乙醇的形成可能与各自的氢提取产物竞争; (iii)乙醛和二甲基过氧化物似乎不太可能是谷物表面产物。
背景。微粒形式的水冰是彗星中最常见的挥发性物质,在正确模拟彗星活动之前,必须了解其接近太阳时的行为。目的。为了评估颗粒状水冰的特性,我们研究了其在低温高真空环境中光照下的演变。方法。我们制作了一个由微米级颗粒组成的水冰样本,将其放置在热真空室内,并将其暴露在高强度可见光/近红外 (VIS / NIR) 照明下。由于冰的 NIR 波段内的能量吸收,样品局部加热,导致靠近表面的蒸发。使用秤测量辐照样品的总质量损失,并用红外摄像机记录表面温度。此外,我们使用多台摄像机观察表面变化和喷射出的固体颗粒。结果。我们从空间分辨的表面温度中推导出由于水冰升华而造成的质量损失。这种质量损失占总质量损失的 68%-77%。剩余部分(23% 到 32% 之间)的质量以固体颗粒的形式喷出,可以用肉眼看到。结论。水冰颗粒的自我喷出可以用一个几何模型来解释,该模型描述了样品冰成分的升华,同时考虑了水冰颗粒的尺寸分布和样品的体积填充因子 (VFF)。根据该模型,当固体冰颗粒(或它们所属的颗粒簇)由于较小的连接冰颗粒蒸发速度更快而与样品失去接触时,就会发射固体冰颗粒。我们讨论了该过程与彗星尘埃活动的可能相关性。
摘要:冰和水的电子特性和光学响应由其分子结构(包括氢原子的量子力学性质)复杂地决定。尽管之前进行了大量研究,但对核量子效应 (NQE) 对有限温度下水和冰电子结构的影响的全面了解仍然难以实现。在这里,我们利用分子模拟,利用高效的机器学习潜力和多体微扰理论来评估 NQE 如何影响水和六边形冰的电子带。通过比较路径积分和经典模拟,我们发现与水相比,NQE 导致冰的基本间隙重正化更大,最终在两个系统中产生相似的带隙,这与实验估计一致。我们的计算表明,相对于水,冰中质子的量子力学离域增加是导致 NQE 对冰电子结构增强的关键因素。
摘要:以前的研究之间存在一个基本鸿沟,得出的结论是,没有海冰,并且发现极性扩增是独立于海冰的大气的固有特征。我们假设,气候海洋热传输的表示是模拟无冰气候中极性放大的关键。为了调查这一点,我们在CESM2-CAM6的平板海洋水膜片配置中运行了一系列有针对性的实验,并具有不同的开处方海热传输的填充物,这些海洋热传输是在CO 2 Quadrupling下不变的。在没有气候海热传输的模拟中,不会发生极性放大。相比之下,在气候海洋热传输的模拟中,在所有季节中都会发生强大的极性放大。是什么导致了对海洋热传输的这种依赖性?能量平衡模型理论无法解释我们的结果,实际上会预测,引入海洋热传输会导致极性扩展。相反,我们证明了短波云辐射反馈可以解释CESM2-CAM6模拟的不同极性气候响应。在零海洋热传输模拟中进行的针对云锁定实验能够重现气候海洋热传输模拟的极地放大,仅通过规定高纬度云辐射反馈。除了核对以前的差异外,这些结果还对在高排放场景下解释过去的平等气候和气候预测具有重要意义。我们得出的结论是,无冰气候中的极性扩展是由海洋 - 大气耦合的基础,这是通过较小的高纬度短波短波云辐射反馈,从而促进了增强的极性变暖。
摘要。在过去80万年的冰川周期中,欧亚大陆和北美被大型冰盖覆盖,导致高达100 m的海平面变化。虽然晚更新世冰川周期通常持续80 000 - 112万年,但终止阶段仅在10 000年内完成。在这些冰川终止期间,北美和欧亚冰盖撤退了,在冰片边缘前造成了大型的前冰湖。沿冰期湖泊在北美和欧亚冰盖的南部边缘的冰架上促进冰架上加速冰川。这些冰架的特征是基础熔化,低表面高程和底座上可忽略不计的摩擦。在这里,我们使用冰片模型来量化前后湖泊对晚期更新世冰川终止的(组合)影响,通过检查其与冰川等静态调节(GIA)和基础滑动的相互作用。我们发现,冰期湖泊的加速冰盖的脱气主要是因为冰架下没有基部摩擦。如果将接地冰下的摩擦施加到冰冰上,则全脱裂料会被几千年推迟,从而导致冰期冰期剩余的冰,没有形成广泛的冰架。此外,湖泊冰架下熔体速率的巨大不确定性转化为终止终止的不确定性。冰期湖是由冰盖撤退后留下的陆地上的凹陷而产生的。这是 -前进湖泊的深度,大小和时机取决于基岩反弹的速度。我们发现,如果基岩在几个世纪内反弹(而不是几千年),则冰盖的质量损失率将大大降低。
加纳拉斯卡地区保护局 (GRCA) 拥有 4,648 公顷(11,486 英亩)土地,位于 GRCA 管辖范围 1(图 1)内和范围外,约占流域面积的 5%。GRCA 土地为当地和区域自然遗产系统做出了贡献,包括森林、高草草原、省级重要湿地、水道、安大略湖和赖斯湖海岸线以及橡树岭冰碛等自然特征。GRCA 拥有的所有土地也都存在自然灾害(例如洪泛区、侵蚀性土壤、山谷)。2020 年 12 月,《保护当局法》的变化导致引入了所有保护当局都必须提供的强制性计划和服务。安大略省法规 686/21 将其中一项强制性计划定义为“土地保护和管理”。此外,法规第 10 条要求所有保护机构在 2024 年 12 月 31 日之前为保护机构拥有或控制的所有土地制定保护区战略。GRCA 已将该战略的名称修改为“保护土地战略”,以涵盖所有 GRCA 土地持有。保护土地战略将用于指导 GRCA 土地的保护和管理。
量子自旋液体是物质的外来阶段,其低能物理学被描述为新兴仪表理论的解构相。通过最新的理论建议和一个实验,显示了z 2拓扑顺序的初步迹象[G. Semeghini等。,Science 374,1242(2021)],Rydberg Atom阵列已成为实现量子自旋液体的有前途的平台。在这项工作中,我们提出了一种在三个空间维度中实现U(1)量子旋转液体的方法,这是由pyrochlore lattice rydberg rydberg原子阵列中的U(1)量规理论的解缩相描述的。我们研究了拟议的Rydberg系统的基态相图作为实验相关参数的函数。在我们的计算中,我们发现通过调整拉比频率,可以访问由“磁性”单极子的扩散和HIGGS转变驱动的限制 - 限制过渡,以及由出现量规理论的“电动”电荷驱动的。我们建议将解剖相和有序相区分的实验探针。这项工作是在基于Rydberg的量子模拟器上三个空间维度中访问限制性转换的建议。
微塑料(MPS)是一种新兴的污染物,具有许多未知的健康和环境后果。MPS进入环境后,它们会暴露于自然风化中,这可以改变其润湿性并增加其裸露的表面积。表面积的增加为微生物提供了底物,进而改变了MPS的表面特征。此外,在沉积之前,可以轻松地将MPS雾化和长距离进行。当MP在大气中,它们不仅与其他污染物相互作用,而且还可以充当冰核颗粒(INP),为云形成和影响降水提供了基础。实际上,最近的一项研究发现云中存在的MP。To evaluate the hypothesis that MPs may act as INPs, polystyrene microplastics varying in size (1 µ m to 100 µ m) and surface roughness were subjected to a freezing droplet assay from 0 ◦ C to approximately -14 ◦ C. A subset of these MPs were then added to the culture of a known bacterial ice nucleator, Pseudomonas syringae , which has been shown to play a role in水周期。这些用丁香假单胞菌培养的MP也暴露于相同的冷冻液滴测定中,并将结果与单独的MPS进行比较。我们的结果表明,MPS上生物膜的大小,粗糙度和存在会影响其作为INP的能力。这些结果对在整个环境中建模MPS及其对云和气候的影响有影响。