【“十八连丰”背后的科技底气】
13657亿斤！刚刚过去的2021年，中国粮食产量再创新高。
产量比上年增加267亿斤，至此，我国粮食生产已连续7年保持总量在1.3万亿斤以上，喜获十八连丰。
大国粮仓稳，开局仓廪足。这一切，离不开好种子、好植保、好农机、好耕地，更离不开其背后高水平农业科技的自立自强。
农业生物技术育种与作物基因组学研究迈入国际前列，农业领域科学家发表的国外期刊论文量跃居世界第一，农业科技进步贡献率突破60%……回首“十三五”，农业高新技术加快发展，农业科技成果加速产出，创新体系效能在改革中稳步提升，我国农业科技整体实力进入世界前列。
农业农村部科技发展中心主任杨雄年将这一切形容为“华丽转身”—“农业科技的支撑引领从‘一农’向‘三农’转变，从‘数量型’向‘质量型’转变，从‘资源消耗型’向‘内涵式’转变。”
中国人的饭碗牢牢端在自己手上，科技是支撑，更是底气。
把一株野生稻“驯化”为农民手中的粮食，需要多久？答案是约7000到10000年。如何在短时间内培养良种？
抓住种子这个“要害”
用占世界9％的耕地养活占世界近20％的人口，如何多产粮，出路在科技，种子是核心。
把一株野生稻“驯化”为农民手中的粮食，需要多久？答案是可能约7000到10000年。
2021年3月，中国科学院种子创新研究院/中国科学院遗传与发育生物学研究所李家洋院士团队，首次提出了异源四倍体野生稻快速从头驯化的新策略，为大大缩短这一进程提供了可能。这项发表于国际期刊《细胞》上的成果，被视为水稻研究领域的一项重大突破性进展，有望给世界粮食生产带来颠覆性革命。
一粒种子可改变世界，这只是一个缩影。
相关报告统计，“十三五”期间，我国农业领域获得国家科技“三大奖”159项，颁发神农奖540项、丰收奖1631项。其中，水稻高产优质性状形成的分子机理及品种设计获得2017年国家自然科学一等奖，水稻遗传资源的创制保护和研究利用获得2020年国家科技进步一等奖，中国农业科学院作物科学研究所小麦种质资源与遗传改良创新团队、袁隆平杂交水稻创新团队分别获得2016年和2017年国家科技进步创新团队一等奖，“这充分展示出我国水稻、小麦科技创新的强大实力和国际先进水平。”杨雄年说。
不久前发布的《2021全球农业研究热点前沿分析解读》显示，中国在作物、畜牧兽医、农产品质量与加工、农业信息和农业工程学科领域中，领先优势始终明显，热点前沿总体表现力得分均排名第一。2021年9月，国家知识产权局发布的《生物育种产业专利导航研究成果》也指出，全球生物育种产业近十年来专利数量快速增长，我国生物育种专利申请量排名第一。
每年冬天，地跨海南省三亚、陵水等地的国家南繁科研育种基地里都是一片繁忙。多年来，一代代来自全国各地的育种科学家纷纷在此时“南迁”投身农业育种工作，全国近70%的农作物新品种都曾在这里“成长”，如今，这里堪称“南繁硅谷”，成为中国种业科技的硬核支撑。
中国粮用中国种。截至目前，我国主要农作物良种基本实现全覆盖，自主选育品种面积占95%以上，水稻、小麦两大口粮作物品种自给率达100%。“这些年，我们粮食单产有较大幅度提升，50%以上归功于品种改良。”农业农村部总农艺师、发展规划司司长曾衍德这样评价。
传统农业是典型的劳动密集型产业，农业机械的使用极大地解放了生产力，如果再给农机加上“智能”呢？
农机插上“智慧”翅膀
2021年10月，在“十三五”科技创新成就展上，我国自主研制的首台340马力智能无级变速拖拉机前人头攒动。这台墨绿色的“钢铁巨人”光轮胎就有两米高。它引入北斗导航系统，可实现无人驾驶作业，还能根据地势的情况，进行智能无级变速，科幻感十足。此外，这台大马力拖拉机通过配置8条轮胎的驱动方式，增加了地面附着面积，增大牵引力，同时还减少了对土壤的破坏，可实现复杂土壤中的高效率作业。
以上种种核心关键技术的突破，打破了国外高端农业装备的长期技术垄断，代表着中国农机装备水平的新高度。
事实上，过去几年，大江南北田间地头的“科技味儿”越来越浓，农业生产由此插上了“智慧”的翅膀。
在新疆，推广应用的北斗导航自动驾驶技术实现了棉花生产的机械化信息化融合发展，示范推广的国产高性能大马力拖拉机配套犁、国产六行打包采棉机等高端装备更提供了强有力的技术支撑；在河南，玉米种植大户可将机收的玉米从田间地头直接送到玉米烘干基地，经过先进农机的玉米棒烘干、脱粒、籽粒烘干“一条龙”作业，实现粮食即收即存储；在江西，从打田到收割，水稻种植可全程机械化，在先进水稻收割机的帮助下，曾经最苦最累的“双抢”不再难熬。在5G技术+北斗高精定位技术支撑下，农机的定位甚至可以精确至厘米级别，有效提升农业资源利用率，节本增效。
统计显示，“十三五”期间，我国农作物耕种收综合机械化率超过71%，全国农田灌溉水有效利用系数从0.53提高到0.57，我国科学家在研究热点“无人机农业信息获取技术及应用”中同样表现出色，全球排名第一。
不久前，在中国农学会发布的《2021中国农业农村重大新技术新产品新装备》中，一款航空精准施药雾滴沉积检测系统夺人眼球。这款装备通过智能无人机和传感器的支持，能够实现对农药药滴的精准喷洒监测，可谓“滴滴可控，算无遗漏”，彰显出农用无人机的“中国智慧”。
据中国农机流通协会市场监测，农业无人机年度销量从2017年的不足千架发展到2020年的1.53万架,四年时间增长了17倍。2020年，我国拥有植保无人驾驶航空器70779架，较上年大幅增长77.52%。
“我国精准农业航空植保技术与农业智能装备引领了世界农业信息技术发展方向，植保无人飞机的保有量、作业面积处于世界首位。”杨雄年说。
绿色是农业的底色，但化肥和农药的过多施用，不仅增加了生产成本，也产生了环境污染。高效、绿色与可持续农业如何发展？
植保擦亮绿色底色
小麦赤霉病被称为小麦的“癌症”，是威胁粮食安全的重大国际性难题。我国每年小麦赤霉病受害面积6000多万亩，直接经济损失达100亿元。2021年，山东农业大学孔令让团队首次从长穗偃麦草中克隆了主效抗小麦赤霉病基因Fhb7，揭示了其抗病分子机理和遗传机理，为从育种角度解决日益严重的小麦抗赤霉难题提供了宝贵的种质资源，也助力了绿色防控。这一重大植保突破入选2021中国农业科学十大重大进展。
绿色是农业的底色，从主要依靠拼资源、拼消耗转到可持续发展上来，靠的是绿色兴农的科技支撑。几年来，我国农业科研机构通过加强农业污染防治基础研究和关键技术集成示范应用，组建化肥农药减量增效、畜禽养殖废弃物处理等国家科技创新联盟，深化产学研企协作，合力突破农业污染防治技术瓶颈。
数据显示，“十三五”时期，中央财政共投入23.29亿元，启动实施“化学肥料和农药减施增效综合技术研发”重点专项，有力支撑了化肥农药零增长行动计划，三大粮食作物的化肥和农药利用率均超过40%，农作物秸秆综合利用率达到86.7%，全面支撑了农业资源可持续利用和绿色发展。
小小纳米技术听起来“高精尖”，却能在农业生产中派上大用场。
中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所研究员崔海信介绍，目前，纳米科技与新材料集成创新与应用，在农业领域正孕育着颠覆性技术突破，也为发展高效、绿色与可持续农业提供了前沿科技手段。尤其是利用纳米技术创制高效、安全、低残留“纳米农药”，已成为绿色农药创新发展的主流。
如今，我国科学家已将纳米材料应用于肥料、农药以及疫苗研制中，在纳米药物设计原理、增效机理、制备技术与工艺集成等方面形成了一批具有完全自主知识产权的成果，同步于该领域国际前沿研究，为世界农业绿色发展提供了技术选择方案，成为“十三五”时期我国农业科技丰硕成果中的一大亮点。
土地是农业之根，土壤的质量决定了农作物的产量和质量。在确保耕地面积的同时，我们更要思考，如何保证耕地质量？
向耕地难题进发
冬闲时节，中国农科院祁阳红壤站里的实验田依然一片绿意。60年多来，这个国家级重点野外观测实验站聚焦土壤这一长期、基础性问题，已拥有6个持续时间超过30年的长期定位试验，积累超过20000份土壤样品，超过5000份植株样品，160万个观测研究数据。这些数据已成为攻克南方红壤酸化难题、提高地力的金钥匙。
严守18亿亩耕地红线，强化耕地保护，是稳产丰产的关键所在。但据农业农村部“2019年全国耕地质量等级情况公报”显示，全国耕地一到三等耕地仅占31%，中低产田占比高达2/3以上，优质耕地资源十分紧缺。
有土斯有粮，瞄准耕地这个要害，中国科学家正信心满满，全力进发。2021年12月，国家耕地科学中心正式成立。依托在东北黑土地有机质提升、南方低产水稻土改良、南方红壤酸化防治、粮食作物养分资源高效利用等领域的丰硕成果，科学中心将坚持团队作战，打破小而散的传统研发模式，以成建制的团队为任务攻关单元；坚持协同共享，构建纵向核心产业系统布局和横向关键共性技术集成支撑的创新联合体，服务“藏粮于地”战略，支撑解决“耕地要害问题”。
而于2020年底成立的国家黑土地保护与利用科技创新联盟，正围绕黑土地的保护与利用，凝聚院校、科研机构、市县农技农机推广部门、龙头企业和农民合作社等单位的力量，带领农民切实把“耕地中的大熊猫”保护好、利用好。
点滴的科技进步背后是创新体系效能的提升。
杨雄年介绍，凝聚各方力量，共同解决现代农业发展中的重大技术瓶颈问题，目前，这样的科技创新联盟我国已建成51个，其中，16个标杆联盟进入实体化运行。提升原始创新能力，42个综合性重点实验室、335个专业性重点实验室、269个农业科学观测实验站按规划实施，共同组成了农业学科群体系。江苏南京、山西太谷、四川成都、广东广州、湖北武汉等5个国家现代农业产业科技创新中心，更成为“农业硅谷”和区域经济增长极。
粮食安全乃国之大者，曾衍德说：“我国粮食生产连年丰收，粮食安全总体有保障。也要看到，未来一个时期需求还将持续增长，抓粮食生产的劲头只能紧不能松。”因此，抓好耕地和种子“两个要害”，推动经营创新和机具创制创新，用现代化的手段来确保粮食安全，将是这个五年我们的首要任务。
来源：光明日报
13657亿斤！刚刚过去的2021年，中国粮食产量再创新高。
产量比上年增加267亿斤，至此，我国粮食生产已连续7年保持总量在1.3万亿斤以上，喜获十八连丰。
大国粮仓稳，开局仓廪足。这一切，离不开好种子、好植保、好农机、好耕地，更离不开其背后高水平农业科技的自立自强。
农业生物技术育种与作物基因组学研究迈入国际前列，农业领域科学家发表的国外期刊论文量跃居世界第一，农业科技进步贡献率突破60%……回首“十三五”，农业高新技术加快发展，农业科技成果加速产出，创新体系效能在改革中稳步提升，我国农业科技整体实力进入世界前列。
农业农村部科技发展中心主任杨雄年将这一切形容为“华丽转身”—“农业科技的支撑引领从‘一农’向‘三农’转变，从‘数量型’向‘质量型’转变，从‘资源消耗型’向‘内涵式’转变。”
中国人的饭碗牢牢端在自己手上，科技是支撑，更是底气。
把一株野生稻“驯化”为农民手中的粮食，需要多久？答案是约7000到10000年。如何在短时间内培养良种？
抓住种子这个“要害”
用占世界9％的耕地养活占世界近20％的人口，如何多产粮，出路在科技，种子是核心。
把一株野生稻“驯化”为农民手中的粮食，需要多久？答案是可能约7000到10000年。
2021年3月，中国科学院种子创新研究院/中国科学院遗传与发育生物学研究所李家洋院士团队，首次提出了异源四倍体野生稻快速从头驯化的新策略，为大大缩短这一进程提供了可能。这项发表于国际期刊《细胞》上的成果，被视为水稻研究领域的一项重大突破性进展，有望给世界粮食生产带来颠覆性革命。
一粒种子可改变世界，这只是一个缩影。
相关报告统计，“十三五”期间，我国农业领域获得国家科技“三大奖”159项，颁发神农奖540项、丰收奖1631项。其中，水稻高产优质性状形成的分子机理及品种设计获得2017年国家自然科学一等奖，水稻遗传资源的创制保护和研究利用获得2020年国家科技进步一等奖，中国农业科学院作物科学研究所小麦种质资源与遗传改良创新团队、袁隆平杂交水稻创新团队分别获得2016年和2017年国家科技进步创新团队一等奖，“这充分展示出我国水稻、小麦科技创新的强大实力和国际先进水平。”杨雄年说。
不久前发布的《2021全球农业研究热点前沿分析解读》显示，中国在作物、畜牧兽医、农产品质量与加工、农业信息和农业工程学科领域中，领先优势始终明显，热点前沿总体表现力得分均排名第一。2021年9月，国家知识产权局发布的《生物育种产业专利导航研究成果》也指出，全球生物育种产业近十年来专利数量快速增长，我国生物育种专利申请量排名第一。
每年冬天，地跨海南省三亚、陵水等地的国家南繁科研育种基地里都是一片繁忙。多年来，一代代来自全国各地的育种科学家纷纷在此时“南迁”投身农业育种工作，全国近70%的农作物新品种都曾在这里“成长”，如今，这里堪称“南繁硅谷”，成为中国种业科技的硬核支撑。
中国粮用中国种。截至目前，我国主要农作物良种基本实现全覆盖，自主选育品种面积占95%以上，水稻、小麦两大口粮作物品种自给率达100%。“这些年，我们粮食单产有较大幅度提升，50%以上归功于品种改良。”农业农村部总农艺师、发展规划司司长曾衍德这样评价。
传统农业是典型的劳动密集型产业，农业机械的使用极大地解放了生产力，如果再给农机加上“智能”呢？
农机插上“智慧”翅膀
2021年10月，在“十三五”科技创新成就展上，我国自主研制的首台340马力智能无级变速拖拉机前人头攒动。这台墨绿色的“钢铁巨人”光轮胎就有两米高。它引入北斗导航系统，可实现无人驾驶作业，还能根据地势的情况，进行智能无级变速，科幻感十足。此外，这台大马力拖拉机通过配置8条轮胎的驱动方式，增加了地面附着面积，增大牵引力，同时还减少了对土壤的破坏，可实现复杂土壤中的高效率作业。
以上种种核心关键技术的突破，打破了国外高端农业装备的长期技术垄断，代表着中国农机装备水平的新高度。
事实上，过去几年，大江南北田间地头的“科技味儿”越来越浓，农业生产由此插上了“智慧”的翅膀。
在新疆，推广应用的北斗导航自动驾驶技术实现了棉花生产的机械化信息化融合发展，示范推广的国产高性能大马力拖拉机配套犁、国产六行打包采棉机等高端装备更提供了强有力的技术支撑；在河南，玉米种植大户可将机收的玉米从田间地头直接送到玉米烘干基地，经过先进农机的玉米棒烘干、脱粒、籽粒烘干“一条龙”作业，实现粮食即收即存储；在江西，从打田到收割，水稻种植可全程机械化，在先进水稻收割机的帮助下，曾经最苦最累的“双抢”不再难熬。在5G技术+北斗高精定位技术支撑下，农机的定位甚至可以精确至厘米级别，有效提升农业资源利用率，节本增效。
统计显示，“十三五”期间，我国农作物耕种收综合机械化率超过71%，全国农田灌溉水有效利用系数从0.53提高到0.57，我国科学家在研究热点“无人机农业信息获取技术及应用”中同样表现出色，全球排名第一。
不久前，在中国农学会发布的《2021中国农业农村重大新技术新产品新装备》中，一款航空精准施药雾滴沉积检测系统夺人眼球。这款装备通过智能无人机和传感器的支持，能够实现对农药药滴的精准喷洒监测，可谓“滴滴可控，算无遗漏”，彰显出农用无人机的“中国智慧”。
据中国农机流通协会市场监测，农业无人机年度销量从2017年的不足千架发展到2020年的1.53万架,四年时间增长了17倍。2020年，我国拥有植保无人驾驶航空器70779架，较上年大幅增长77.52%。
“我国精准农业航空植保技术与农业智能装备引领了世界农业信息技术发展方向，植保无人飞机的保有量、作业面积处于世界首位。”杨雄年说。
绿色是农业的底色，但化肥和农药的过多施用，不仅增加了生产成本，也产生了环境污染。高效、绿色与可持续农业如何发展？
植保擦亮绿色底色
小麦赤霉病被称为小麦的“癌症”，是威胁粮食安全的重大国际性难题。我国每年小麦赤霉病受害面积6000多万亩，直接经济损失达100亿元。2021年，山东农业大学孔令让团队首次从长穗偃麦草中克隆了主效抗小麦赤霉病基因Fhb7，揭示了其抗病分子机理和遗传机理，为从育种角度解决日益严重的小麦抗赤霉难题提供了宝贵的种质资源，也助力了绿色防控。这一重大植保突破入选2021中国农业科学十大重大进展。
绿色是农业的底色，从主要依靠拼资源、拼消耗转到可持续发展上来，靠的是绿色兴农的科技支撑。几年来，我国农业科研机构通过加强农业污染防治基础研究和关键技术集成示范应用，组建化肥农药减量增效、畜禽养殖废弃物处理等国家科技创新联盟，深化产学研企协作，合力突破农业污染防治技术瓶颈。
数据显示，“十三五”时期，中央财政共投入23.29亿元，启动实施“化学肥料和农药减施增效综合技术研发”重点专项，有力支撑了化肥农药零增长行动计划，三大粮食作物的化肥和农药利用率均超过40%，农作物秸秆综合利用率达到86.7%，全面支撑了农业资源可持续利用和绿色发展。
小小纳米技术听起来“高精尖”，却能在农业生产中派上大用场。
中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所研究员崔海信介绍，目前，纳米科技与新材料集成创新与应用，在农业领域正孕育着颠覆性技术突破，也为发展高效、绿色与可持续农业提供了前沿科技手段。尤其是利用纳米技术创制高效、安全、低残留“纳米农药”，已成为绿色农药创新发展的主流。
如今，我国科学家已将纳米材料应用于肥料、农药以及疫苗研制中，在纳米药物设计原理、增效机理、制备技术与工艺集成等方面形成了一批具有完全自主知识产权的成果，同步于该领域国际前沿研究，为世界农业绿色发展提供了技术选择方案，成为“十三五”时期我国农业科技丰硕成果中的一大亮点。
土地是农业之根，土壤的质量决定了农作物的产量和质量。在确保耕地面积的同时，我们更要思考，如何保证耕地质量？
向耕地难题进发
冬闲时节，中国农科院祁阳红壤站里的实验田依然一片绿意。60年多来，这个国家级重点野外观测实验站聚焦土壤这一长期、基础性问题，已拥有6个持续时间超过30年的长期定位试验，积累超过20000份土壤样品，超过5000份植株样品，160万个观测研究数据。这些数据已成为攻克南方红壤酸化难题、提高地力的金钥匙。
严守18亿亩耕地红线，强化耕地保护，是稳产丰产的关键所在。但据农业农村部“2019年全国耕地质量等级情况公报”显示，全国耕地一到三等耕地仅占31%，中低产田占比高达2/3以上，优质耕地资源十分紧缺。
有土斯有粮，瞄准耕地这个要害，中国科学家正信心满满，全力进发。2021年12月，国家耕地科学中心正式成立。依托在东北黑土地有机质提升、南方低产水稻土改良、南方红壤酸化防治、粮食作物养分资源高效利用等领域的丰硕成果，科学中心将坚持团队作战，打破小而散的传统研发模式，以成建制的团队为任务攻关单元；坚持协同共享，构建纵向核心产业系统布局和横向关键共性技术集成支撑的创新联合体，服务“藏粮于地”战略，支撑解决“耕地要害问题”。
而于2020年底成立的国家黑土地保护与利用科技创新联盟，正围绕黑土地的保护与利用，凝聚院校、科研机构、市县农技农机推广部门、龙头企业和农民合作社等单位的力量，带领农民切实把“耕地中的大熊猫”保护好、利用好。
点滴的科技进步背后是创新体系效能的提升。
杨雄年介绍，凝聚各方力量，共同解决现代农业发展中的重大技术瓶颈问题，目前，这样的科技创新联盟我国已建成51个，其中，16个标杆联盟进入实体化运行。提升原始创新能力，42个综合性重点实验室、335个专业性重点实验室、269个农业科学观测实验站按规划实施，共同组成了农业学科群体系。江苏南京、山西太谷、四川成都、广东广州、湖北武汉等5个国家现代农业产业科技创新中心，更成为“农业硅谷”和区域经济增长极。
粮食安全乃国之大者，曾衍德说：“我国粮食生产连年丰收，粮食安全总体有保障。也要看到，未来一个时期需求还将持续增长，抓粮食生产的劲头只能紧不能松。”因此，抓好耕地和种子“两个要害”，推动经营创新和机具创制创新，用现代化的手段来确保粮食安全，将是这个五年我们的首要任务。
来源：光明日报
不是晶体也不是非晶体 次晶态金刚石这样“诞生”
围绕在我们身边的固体物质，无论是尘埃沙砾还是金属宝石，其本质都是由原子在空间中堆积而成的。而根据原子的堆积是否有序，固体物质又可以被划分为晶体和非晶体。我们通常认为，在晶体材料中原子的排布均匀且规则，而非晶体的原子排列呈现出普遍的无序性。
近日，北京高压科学研究中心研究员缑慧阳等在高温高压条件下合成了一种新形态的金刚石——次晶态金刚石。该项成果的问世在结构拓扑上链接了非晶态和晶态，对于揭示非晶材料复杂的结构本质具有深远意义。
该研究成果在线发表于权威学术期刊《自然》杂志。
在晶体与非晶体之间
围绕在我们身边的固体物质，无论是尘埃沙砾还是金属宝石，其本质都是由原子在空间中堆积而成的。而根据原子的堆积是否有序，固体物质又可以被划分为晶体和非晶体。在晶体中，原子在三维空间上具有特定的堆积次序，其晶体结构可以用一个小的结构单元周期性表达。且在宏观视角下，我们无法分辨出其中的不连续性，因此我们通常认为，在晶体材料中原子的排布是均匀且规则的。同时，这也使得晶体材料的各个部分具有相同的物理、化学性质。
而与此相对，非晶体材料中的原子则缺乏长程的周期性排列，仅存在着短程有序性，即每个原子只在小范围内与其临近的原子在排列上呈现出一定的规则性。因此从宏观上观察，其原子排列呈现出普遍的无序性。而这种非晶体在结构上的差异，也直接导致其在力、声、光、电、磁、热等各方面材料性能上表现出极大不同。我们日常随处可见的玻璃便是最典型的非晶体材料之一。
缑慧阳表示，传统意义上一般将原子在0—0.5纳米直径范围内呈现出的有序性称为短程有序，0.5—2.0纳米范围内呈现出的有序性称为中程有序，大于2.0纳米的则称为长程有序。但他也提到，在实际的工作中，更常采用的方法是以有序配位壳层的数量来定义空间有序性，这是考虑到不同材料之间由于键长等差异导致的空间尺寸差异。
然而物质世界变幻无穷。研究人员发现，当温度升高时，晶体中的长程有序性会显著降低，逐渐向短程有序过渡，此时理解两种状态之间的差别变得异常困难。
那么对固体，尤其是强共价和类共价固体来说，在长程有序和短程有序之间，是否存在着一种中间态？为了探索这一结构之谜，理论科学家们提出了一种“次晶态”结构模型。“1930年以来，次晶态的概念偶尔出现在科学界，1950年德国霍斯曼教授基于一些软物质的发现，提出次晶态作为独立于晶体和非晶体的一种状态。”缑慧阳说，该概念在1980年前后逐渐被推广到聚合物、胶体、生物材料，甚至一些熔融态金属和合金、玻璃中。然而，在共价键合和类共价键合的材料中，科学家们却一直未能在自然界或实验室中发现这种完全由中程有序的次晶组成，而又不具有长程有序性的物质状态。尽管其曾经在半导体材料硅中提出过，但含量只有不到18%，而对于同族的金刚石来说，则一直没有相关研究涉及，更没有实验现象和证据。
处理后的富勒烯“不负众望”
但科学界不是没有过尝试。自次晶态概念被提出后，科学家们一直试图将这一状态从理论概念拓宽到各种各样的物质中。
缑慧阳介绍，2017年北京高压科学研究中心研究员曾徵丹等便曾利用金刚石对顶压机结合激光加热技术，成功在40—50吉帕和1800开尔文的压强、温度条件下合成出非晶态金刚石，然而极高的压强限制了合成样品的尺寸。该项成果成功地确定了sp3键合的非晶金刚石的真实存在，并且能够将其保留下来。
而且，科学界与工业界已经掌握了制备纳米级金刚石的技术，且纳米金刚石在各个领域得到了非常广泛的应用，具有广泛的实用价值。基于这样的研究背景，缑慧阳团队决定利用当下最先进的大腔体高温高压技术，突破传统大体积压机的压力范围，进行30吉帕以上压强的毫米级样品的研究。
缑慧阳和团队选取了不同特点的前驱物，分别是富勒烯、玻璃碳和洋葱碳，旨在探索不同前驱物在高压下的结构及微结构的转变过程和路径。和预想中的一样，研究团队在30吉帕压强下，1800开尔文以上的高温范围内，观察到了纳米金刚石的形成。但是只有富勒烯在30吉帕和1500—1600开尔文的压强、温度条件下出现了能够保留到常压的、具有中程有序的非晶金刚石，这是此前从未有过的发现。
但仅是发现还不够，要想对其进行深入细致的研究，还要求研究者能够对这种截留的具有中程有序的非晶金刚石进行详细的结构表征和模型构建。于是，缑慧阳及其合作者通过X射线、对关联函数、谱学、透射电镜等方法对其结构与微结构进行表征，并采用先进的大尺度分子动力学模拟对其进行详细对比和模型构建，最终将其识别确定为次晶态金刚石。这种结构的金刚石本质上是在非晶基体中引入纳米尺寸的中程有序结构。其发现不仅使研究者深入理解了这种特殊的金刚石，掌握了其独特性，更是填补了非晶结构和晶体结构之间原子排列尺度上的缺失环节，为深层次理解非晶材料的复杂结构提供了密钥。
三个因素协调是关键
缑慧阳认为，此次能够成功合成次晶态金刚石，原因除了非晶金刚石自身具有更高的短程有序性外，还取决于三方面的决定性因素，即对于前驱物的选择、适宜的压力与温度以及对保温时间的控制。
在前驱物的选择上，缑慧阳团队选择了碳的三种同素异形体分别进行尝试，并最终在富勒烯上成功取得突破。富勒烯化学式为C60，由于每个分子中包含60个碳原子，并呈现出12个五边形所组成的球状，也被形象地称为足球烯。
缑慧阳向记者分析道，在高压的作用下，C60分子间的聚合作用为形成高密度的sp3键合提供了均匀的形核点，这使得在较低的压力和温度下形成sp3含量接近100%的非晶金刚石成为可能。而30吉帕甚至更高的压力则有助于提高形核的密度，再配合以适当的温度，便能够促进sp2向sp3转变，并抑制其快速地结晶。随后，经过适当时间的等温退火，便可使得非晶金刚石中逐步、动态地出现大量次晶态。
同时，缑慧阳也表示，或许除了富勒烯外，其他两种前驱体也可能会在某个温压区间内生成纳米级次晶金刚石，但仅就目前其所探索的压强、温度、时间范围内，尚未捕捉到。因此他认为，发现并成功截留次晶这种亚稳状态的关键正是在于对压强、温度和时间的有效把控，只有实现三者的完美协调，才能取得理想中的结果。
另一方面，此次研究能够取得突破性进展，同样离不开大腔体高温高压技术的发展。根据缑慧阳介绍，大腔体压机技术目前已经相对成熟，但在常规的压力组装方式下，传统大腔体压机的压力极限一般为27吉帕。而北京高压科学研究中心的科研人员通过改变碳化钨压砧的几何形状和对一级压砧进行精确控制，将压力提升到了30—50吉帕。同时，缑慧阳团队还利用高质量的碳化钨压砧，不进行任何调整，优化组装方式，实现了2000摄氏度下毫米量级的30吉帕高压。
除了填补理论上的空白，次晶态金刚石的合成更具备广泛的应用价值。次晶态金刚石除了具有和普通晶体金刚石相当的力学性能以外，还有非常独特的可调节的光学性能。“这意味着次晶态金刚石可能会是一个极端条件下非常良好的窗口材料。”缑慧阳指出，由于次晶态金刚石具有非常宽的荧光峰和较高的热稳定性，预期未来将在包括生物医学等在内的多个领域产生更加广泛的应用。
来源：科技日报
围绕在我们身边的固体物质，无论是尘埃沙砾还是金属宝石，其本质都是由原子在空间中堆积而成的。而根据原子的堆积是否有序，固体物质又可以被划分为晶体和非晶体。我们通常认为，在晶体材料中原子的排布均匀且规则，而非晶体的原子排列呈现出普遍的无序性。
近日，北京高压科学研究中心研究员缑慧阳等在高温高压条件下合成了一种新形态的金刚石——次晶态金刚石。该项成果的问世在结构拓扑上链接了非晶态和晶态，对于揭示非晶材料复杂的结构本质具有深远意义。
该研究成果在线发表于权威学术期刊《自然》杂志。
在晶体与非晶体之间
围绕在我们身边的固体物质，无论是尘埃沙砾还是金属宝石，其本质都是由原子在空间中堆积而成的。而根据原子的堆积是否有序，固体物质又可以被划分为晶体和非晶体。在晶体中，原子在三维空间上具有特定的堆积次序，其晶体结构可以用一个小的结构单元周期性表达。且在宏观视角下，我们无法分辨出其中的不连续性，因此我们通常认为，在晶体材料中原子的排布是均匀且规则的。同时，这也使得晶体材料的各个部分具有相同的物理、化学性质。
而与此相对，非晶体材料中的原子则缺乏长程的周期性排列，仅存在着短程有序性，即每个原子只在小范围内与其临近的原子在排列上呈现出一定的规则性。因此从宏观上观察，其原子排列呈现出普遍的无序性。而这种非晶体在结构上的差异，也直接导致其在力、声、光、电、磁、热等各方面材料性能上表现出极大不同。我们日常随处可见的玻璃便是最典型的非晶体材料之一。
缑慧阳表示，传统意义上一般将原子在0—0.5纳米直径范围内呈现出的有序性称为短程有序，0.5—2.0纳米范围内呈现出的有序性称为中程有序，大于2.0纳米的则称为长程有序。但他也提到，在实际的工作中，更常采用的方法是以有序配位壳层的数量来定义空间有序性，这是考虑到不同材料之间由于键长等差异导致的空间尺寸差异。
然而物质世界变幻无穷。研究人员发现，当温度升高时，晶体中的长程有序性会显著降低，逐渐向短程有序过渡，此时理解两种状态之间的差别变得异常困难。
那么对固体，尤其是强共价和类共价固体来说，在长程有序和短程有序之间，是否存在着一种中间态？为了探索这一结构之谜，理论科学家们提出了一种“次晶态”结构模型。“1930年以来，次晶态的概念偶尔出现在科学界，1950年德国霍斯曼教授基于一些软物质的发现，提出次晶态作为独立于晶体和非晶体的一种状态。”缑慧阳说，该概念在1980年前后逐渐被推广到聚合物、胶体、生物材料，甚至一些熔融态金属和合金、玻璃中。然而，在共价键合和类共价键合的材料中，科学家们却一直未能在自然界或实验室中发现这种完全由中程有序的次晶组成，而又不具有长程有序性的物质状态。尽管其曾经在半导体材料硅中提出过，但含量只有不到18%，而对于同族的金刚石来说，则一直没有相关研究涉及，更没有实验现象和证据。
处理后的富勒烯“不负众望”
但科学界不是没有过尝试。自次晶态概念被提出后，科学家们一直试图将这一状态从理论概念拓宽到各种各样的物质中。
缑慧阳介绍，2017年北京高压科学研究中心研究员曾徵丹等便曾利用金刚石对顶压机结合激光加热技术，成功在40—50吉帕和1800开尔文的压强、温度条件下合成出非晶态金刚石，然而极高的压强限制了合成样品的尺寸。该项成果成功地确定了sp3键合的非晶金刚石的真实存在，并且能够将其保留下来。
而且，科学界与工业界已经掌握了制备纳米级金刚石的技术，且纳米金刚石在各个领域得到了非常广泛的应用，具有广泛的实用价值。基于这样的研究背景，缑慧阳团队决定利用当下最先进的大腔体高温高压技术，突破传统大体积压机的压力范围，进行30吉帕以上压强的毫米级样品的研究。
缑慧阳和团队选取了不同特点的前驱物，分别是富勒烯、玻璃碳和洋葱碳，旨在探索不同前驱物在高压下的结构及微结构的转变过程和路径。和预想中的一样，研究团队在30吉帕压强下，1800开尔文以上的高温范围内，观察到了纳米金刚石的形成。但是只有富勒烯在30吉帕和1500—1600开尔文的压强、温度条件下出现了能够保留到常压的、具有中程有序的非晶金刚石，这是此前从未有过的发现。
但仅是发现还不够，要想对其进行深入细致的研究，还要求研究者能够对这种截留的具有中程有序的非晶金刚石进行详细的结构表征和模型构建。于是，缑慧阳及其合作者通过X射线、对关联函数、谱学、透射电镜等方法对其结构与微结构进行表征，并采用先进的大尺度分子动力学模拟对其进行详细对比和模型构建，最终将其识别确定为次晶态金刚石。这种结构的金刚石本质上是在非晶基体中引入纳米尺寸的中程有序结构。其发现不仅使研究者深入理解了这种特殊的金刚石，掌握了其独特性，更是填补了非晶结构和晶体结构之间原子排列尺度上的缺失环节，为深层次理解非晶材料的复杂结构提供了密钥。
三个因素协调是关键
缑慧阳认为，此次能够成功合成次晶态金刚石，原因除了非晶金刚石自身具有更高的短程有序性外，还取决于三方面的决定性因素，即对于前驱物的选择、适宜的压力与温度以及对保温时间的控制。
在前驱物的选择上，缑慧阳团队选择了碳的三种同素异形体分别进行尝试，并最终在富勒烯上成功取得突破。富勒烯化学式为C60，由于每个分子中包含60个碳原子，并呈现出12个五边形所组成的球状，也被形象地称为足球烯。
缑慧阳向记者分析道，在高压的作用下，C60分子间的聚合作用为形成高密度的sp3键合提供了均匀的形核点，这使得在较低的压力和温度下形成sp3含量接近100%的非晶金刚石成为可能。而30吉帕甚至更高的压力则有助于提高形核的密度，再配合以适当的温度，便能够促进sp2向sp3转变，并抑制其快速地结晶。随后，经过适当时间的等温退火，便可使得非晶金刚石中逐步、动态地出现大量次晶态。
同时，缑慧阳也表示，或许除了富勒烯外，其他两种前驱体也可能会在某个温压区间内生成纳米级次晶金刚石，但仅就目前其所探索的压强、温度、时间范围内，尚未捕捉到。因此他认为，发现并成功截留次晶这种亚稳状态的关键正是在于对压强、温度和时间的有效把控，只有实现三者的完美协调，才能取得理想中的结果。
另一方面，此次研究能够取得突破性进展，同样离不开大腔体高温高压技术的发展。根据缑慧阳介绍，大腔体压机技术目前已经相对成熟，但在常规的压力组装方式下，传统大腔体压机的压力极限一般为27吉帕。而北京高压科学研究中心的科研人员通过改变碳化钨压砧的几何形状和对一级压砧进行精确控制，将压力提升到了30—50吉帕。同时，缑慧阳团队还利用高质量的碳化钨压砧，不进行任何调整，优化组装方式，实现了2000摄氏度下毫米量级的30吉帕高压。
除了填补理论上的空白，次晶态金刚石的合成更具备广泛的应用价值。次晶态金刚石除了具有和普通晶体金刚石相当的力学性能以外，还有非常独特的可调节的光学性能。“这意味着次晶态金刚石可能会是一个极端条件下非常良好的窗口材料。”缑慧阳指出，由于次晶态金刚石具有非常宽的荧光峰和较高的热稳定性，预期未来将在包括生物医学等在内的多个领域产生更加广泛的应用。
来源：科技日报
变暖速度远高于全球平均极地“火气大”成因复杂
近年来，不同科研团队对于北极放大效应提出诸多不同观点。例如北极云量和水汽增加导致更多长波辐射反射回海面或冰面；中纬度通过波动和大气环流向北极输送更多热量和水汽；海洋变暖向极地输送更多热量，导致海冰融化；极地臭氧的损耗可能推动了北极气温的极端升高等。
当前，全球气候变暖屡屡引起人们的讨论。由于人们焚烧石油、煤炭等化石燃料，砍伐森林并将其焚烧等行为，二氧化碳等大量温室气体产生，这些温室气体对来自太阳辐射的可见光具有高度透过性，对地球发射出来的长波辐射具有高度吸收性，能强烈吸收地面辐射中的红外线，导致地球温度上升。
而在全球气候变暖的大背景下，北极的气温增速跟全球其他大部分地区比起来，似乎显得更加“脱缰”：
近年来，北极地区频繁出现高温异常现象。如2018年7月30日，位于北极圈以内250公里的挪威城市巴纳克出现了32℃的高温；2019年7月4日，美国国家气象局发布数据，显示阿拉斯加州的安克雷奇国际机场气温达到32℃，打破50年的高温纪录；2020年6月20日，西伯利亚维尔霍扬斯克监测到38℃高温，创北极地区新的高温纪录。有研究显示，2015年12月至2016年2月，北极地表温度较上次最暖纪录（2011—2012年冬季）高出0.7℃，美国国家海洋和大气管理局（NOAA）数据报告显示2018年10月到2019年9月北极的平均气温再次升高1.9℃。
近期，甚至有气候科学团队报告称，北极变暖的速度是全球平均速度的4倍。这一说法是否属实？造成北极增温高于全球平均速度的原因又是什么？
北极放大效应让北极加速变热
以往研究表明，几十年来，北极增温幅度高达1.2℃/10年，是全球地表气温增暖最剧烈的地区，其增温幅度是全球平均增温幅度的2倍以上，这种现象被称为北极的放大效应。
北极在气候系统中发挥着重要的调制作用。而随着全球碳排放量增加，全球变暖效应显著，北极海冰急剧消融，海冰密集度、范围、厚度降低，且具有从多年冻冰向季节性海冰转换的趋势，进而引发一系列气候变化。
正因如此，北极的放大效应备受瞩目，世界各国和气象组织，都对北极气温的变化高度关注。
为什么会有北极放大？近年来，不同科研团队提出诸多不同观点。例如北极云量和水汽增加导致更多长波辐射反射回海面或冰面；中纬度通过波动和大气环流向北极输送更多热量和水汽；海洋变暖向极地输送更多热量，导致海冰融化；极地臭氧的损耗可能推动了北极气温的极端升高等。
“北极放大的驱动机制十分复杂。”甘肃省气候资源及防灾减灾重点实验室主任、教授王海澄说，已有的研究表明，在局地因素方面，主要受到海冰反照率反馈、云和水汽反馈、大气温度的普朗克反馈等影响。而在北极以外的热输送方面，包括海洋环流的向极热输送，大西洋和太平洋海温的调制等。另外，有人也提出，北极环北冰洋陆地区域植被返青期提前、生长季延长以及植被绿度提高等变化，同样会对北极升温形成反馈作用。
关于对北极放大效应成因的解释，中国科学院西北生态环境资源研究院冰冻圈科学国家重点实验室研究员陈金雷最认可的是“北极内部正反馈过程”。
陈金雷说，北极地区的下垫面主要是海洋、海冰，冰的反照率为30%—70%，水的反照率只有20%—30%，冰比水的反照率大很多。受全球变暖影响，海冰厚度和覆盖面积减小，导致海洋吸收太阳辐射能增加，海水变暖又进一步加剧海冰的融化。越来越多的开阔海面对大气也产生了加热作用。
温度测定并不简单
对于北极气温增速大于全球平均，科学家们已经达成了共识，但这一结论是如何产生的？气温测定具体以哪里的温度为准？
对于温度的测定，全球已建立较为密集的地面气象观测站、高空气象观测站网等。世界气象组织《全球观测系统指南》中规定，观测场地所处环境应具有典型的物理、化学和地理特点。观测场地也应满足《地面气象观测规范》。“例如，应将气象观测仪场地选在远离建筑物和树木的开放区域，从建筑物和树木丛到观测区域的距离至少应分别为该建筑物或树木自身高度的10倍和20倍。除岸基观测以外，观测点与水体的距离应该在100米以上。因此，一个观测站点应该代表的是一个较大范围内的温度平均值。”王海澄说。
陈金雷分析，在新发布的报告中，研究人员认为北极变暖速度是其他地区的4倍，是基于几个原因。首先是其对北极区域的界定不同。以往研究中将北纬60度以北作为北极，而此次研究中，研究者认为应该严格按照北极圈，即北纬66.6度来划定北极范围。这样划分理论上会使得放大的倍数增大。
时间跨度较大也是报告得出这一结论的原因之一。陈金雷认为，用于计算变暖的时间跨度很重要，新的报告选择了过去30年进行研究，但过去30年是全球变暖最显著的阶段。
“还有一个原因是大家所用的各种资料不统
一。”陈金雷说，要测定气温，观测当然是最准确的，但全球没有那么密集的观测网，所以大家一般使用的是再分析资料和遥感资料，不同机构发布的资料种类很多、时空分辨率不同，所以最终结果也不一致。
“这一结论尚未在学界达成共识。”陈金雷认为，北极变暖较之全球平均的速度，目前公认的数据是2—3倍，2021年北极理事会北极监测与评估工作组（AMAP）的报告中，这一数据是3倍。
极地加速变热影响不容小觑
同样是极地的南极是否存在南极放大效应？
“研究表明，南极地区也出现了气温升高的现象。”王海澄说，但研究认为，南极地表在西南极呈现快速增暖的现象，而东南极在南半球夏、秋季呈现降温趋势。有学者的分析表明，1989—2018年间，南极地区的地表气温上升了1.8℃，是全球其他地区增温的3倍。许多研究表明南极温度变化与热带海温有关，热带地区西太平洋的海洋温度变化对南极变暖有很大影响，大气环流变化会使更多的温暖空气输送到南极大陆。从这个角度看，南极变暖也有和北极放大效应类似的表现。
无论是近日研究团队认为的北极变暖速度是其他地区4倍，还是学界公认的2—3倍，极地变暖都无疑将给地球和人类带来复杂、潜在的影响。
陈金雷说，对于北极本地来说，一方面在海冰消融影响下，北极航道有望开通，从而会大大缩减东北亚至欧洲和北美的距离，同时有助于北极本地资源的开发利用。但是对于当地生物环境，极地加速变暖会造成不利影响，如需要在海冰上繁殖、休息的北极熊将没有立足之地。
海冰消融还会导致全球海平面上升，这个过程中释放的淡水通过大洋环流汇入大西洋，会改变这些海域的盐度，进一步对天气气候、渔业等带来影响。北极和邻近地区因此易出现极端天气气候事件，包括高温事件以及强降水、暴风雪等其他极端低温事件。陈金雷举例，如去年寒流袭击美国德克萨斯州，2008年我国南方的冻雨等都是北极变暖造成的。
王海澄强调，研究也表明，近年来冬季极寒天气频发与极地增暖作用有明显的相关性。极地温度的变化还改变了大气环流，对沙尘和雾霾的输送方向产生了重要影响。需要进一步确认的问题还包括极地变暖对海上风暴、夏季酷热、秋季降水等产生的影响等。
来源：科技日报
近年来，不同科研团队对于北极放大效应提出诸多不同观点。例如北极云量和水汽增加导致更多长波辐射反射回海面或冰面；中纬度通过波动和大气环流向北极输送更多热量和水汽；海洋变暖向极地输送更多热量，导致海冰融化；极地臭氧的损耗可能推动了北极气温的极端升高等。
当前，全球气候变暖屡屡引起人们的讨论。由于人们焚烧石油、煤炭等化石燃料，砍伐森林并将其焚烧等行为，二氧化碳等大量温室气体产生，这些温室气体对来自太阳辐射的可见光具有高度透过性，对地球发射出来的长波辐射具有高度吸收性，能强烈吸收地面辐射中的红外线，导致地球温度上升。
而在全球气候变暖的大背景下，北极的气温增速跟全球其他大部分地区比起来，似乎显得更加“脱缰”：
近年来，北极地区频繁出现高温异常现象。如2018年7月30日，位于北极圈以内250公里的挪威城市巴纳克出现了32℃的高温；2019年7月4日，美国国家气象局发布数据，显示阿拉斯加州的安克雷奇国际机场气温达到32℃，打破50年的高温纪录；2020年6月20日，西伯利亚维尔霍扬斯克监测到38℃高温，创北极地区新的高温纪录。有研究显示，2015年12月至2016年2月，北极地表温度较上次最暖纪录（2011—2012年冬季）高出0.7℃，美国国家海洋和大气管理局（NOAA）数据报告显示2018年10月到2019年9月北极的平均气温再次升高1.9℃。
近期，甚至有气候科学团队报告称，北极变暖的速度是全球平均速度的4倍。这一说法是否属实？造成北极增温高于全球平均速度的原因又是什么？
北极放大效应让北极加速变热
以往研究表明，几十年来，北极增温幅度高达1.2℃/10年，是全球地表气温增暖最剧烈的地区，其增温幅度是全球平均增温幅度的2倍以上，这种现象被称为北极的放大效应。
北极在气候系统中发挥着重要的调制作用。而随着全球碳排放量增加，全球变暖效应显著，北极海冰急剧消融，海冰密集度、范围、厚度降低，且具有从多年冻冰向季节性海冰转换的趋势，进而引发一系列气候变化。
正因如此，北极的放大效应备受瞩目，世界各国和气象组织，都对北极气温的变化高度关注。
为什么会有北极放大？近年来，不同科研团队提出诸多不同观点。例如北极云量和水汽增加导致更多长波辐射反射回海面或冰面；中纬度通过波动和大气环流向北极输送更多热量和水汽；海洋变暖向极地输送更多热量，导致海冰融化；极地臭氧的损耗可能推动了北极气温的极端升高等。
“北极放大的驱动机制十分复杂。”甘肃省气候资源及防灾减灾重点实验室主任、教授王海澄说，已有的研究表明，在局地因素方面，主要受到海冰反照率反馈、云和水汽反馈、大气温度的普朗克反馈等影响。而在北极以外的热输送方面，包括海洋环流的向极热输送，大西洋和太平洋海温的调制等。另外，有人也提出，北极环北冰洋陆地区域植被返青期提前、生长季延长以及植被绿度提高等变化，同样会对北极升温形成反馈作用。
关于对北极放大效应成因的解释，中国科学院西北生态环境资源研究院冰冻圈科学国家重点实验室研究员陈金雷最认可的是“北极内部正反馈过程”。
陈金雷说，北极地区的下垫面主要是海洋、海冰，冰的反照率为30%—70%，水的反照率只有20%—30%，冰比水的反照率大很多。受全球变暖影响，海冰厚度和覆盖面积减小，导致海洋吸收太阳辐射能增加，海水变暖又进一步加剧海冰的融化。越来越多的开阔海面对大气也产生了加热作用。
温度测定并不简单
对于北极气温增速大于全球平均，科学家们已经达成了共识，但这一结论是如何产生的？气温测定具体以哪里的温度为准？
对于温度的测定，全球已建立较为密集的地面气象观测站、高空气象观测站网等。世界气象组织《全球观测系统指南》中规定，观测场地所处环境应具有典型的物理、化学和地理特点。观测场地也应满足《地面气象观测规范》。“例如，应将气象观测仪场地选在远离建筑物和树木的开放区域，从建筑物和树木丛到观测区域的距离至少应分别为该建筑物或树木自身高度的10倍和20倍。除岸基观测以外，观测点与水体的距离应该在100米以上。因此，一个观测站点应该代表的是一个较大范围内的温度平均值。”王海澄说。
陈金雷分析，在新发布的报告中，研究人员认为北极变暖速度是其他地区的4倍，是基于几个原因。首先是其对北极区域的界定不同。以往研究中将北纬60度以北作为北极，而此次研究中，研究者认为应该严格按照北极圈，即北纬66.6度来划定北极范围。这样划分理论上会使得放大的倍数增大。
时间跨度较大也是报告得出这一结论的原因之一。陈金雷认为，用于计算变暖的时间跨度很重要，新的报告选择了过去30年进行研究，但过去30年是全球变暖最显著的阶段。
“还有一个原因是大家所用的各种资料不统
一。”陈金雷说，要测定气温，观测当然是最准确的，但全球没有那么密集的观测网，所以大家一般使用的是再分析资料和遥感资料，不同机构发布的资料种类很多、时空分辨率不同，所以最终结果也不一致。
“这一结论尚未在学界达成共识。”陈金雷认为，北极变暖较之全球平均的速度，目前公认的数据是2—3倍，2021年北极理事会北极监测与评估工作组（AMAP）的报告中，这一数据是3倍。
极地加速变热影响不容小觑
同样是极地的南极是否存在南极放大效应？
“研究表明，南极地区也出现了气温升高的现象。”王海澄说，但研究认为，南极地表在西南极呈现快速增暖的现象，而东南极在南半球夏、秋季呈现降温趋势。有学者的分析表明，1989—2018年间，南极地区的地表气温上升了1.8℃，是全球其他地区增温的3倍。许多研究表明南极温度变化与热带海温有关，热带地区西太平洋的海洋温度变化对南极变暖有很大影响，大气环流变化会使更多的温暖空气输送到南极大陆。从这个角度看，南极变暖也有和北极放大效应类似的表现。
无论是近日研究团队认为的北极变暖速度是其他地区4倍，还是学界公认的2—3倍，极地变暖都无疑将给地球和人类带来复杂、潜在的影响。
陈金雷说，对于北极本地来说，一方面在海冰消融影响下，北极航道有望开通，从而会大大缩减东北亚至欧洲和北美的距离，同时有助于北极本地资源的开发利用。但是对于当地生物环境，极地加速变暖会造成不利影响，如需要在海冰上繁殖、休息的北极熊将没有立足之地。
海冰消融还会导致全球海平面上升，这个过程中释放的淡水通过大洋环流汇入大西洋，会改变这些海域的盐度，进一步对天气气候、渔业等带来影响。北极和邻近地区因此易出现极端天气气候事件，包括高温事件以及强降水、暴风雪等其他极端低温事件。陈金雷举例，如去年寒流袭击美国德克萨斯州，2008年我国南方的冻雨等都是北极变暖造成的。
王海澄强调，研究也表明，近年来冬季极寒天气频发与极地增暖作用有明显的相关性。极地温度的变化还改变了大气环流，对沙尘和雾霾的输送方向产生了重要影响。需要进一步确认的问题还包括极地变暖对海上风暴、夏季酷热、秋季降水等产生的影响等。
来源：科技日报
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