《国家科学院院刊》

热带平流层湍流研究获进展

法国索邦大学的Rachel Atlas团队近日在热带平流层湍流研究方面取得进展。相关研究成果发表于美国《国家科学院院刊》。

研究团队从来自两个海洋盆地的4个赤道站点，建立了一个21y的高垂直分辨率无线电探空数据库，以研究热带平流层湍流的频率、变率和来源。研究人员以亚临界Richardson数值作为湍流的代表，以识别厚度超过200米的湍流层。研究发现，热带平流层的湍流部分受到准两年一次振荡（QBO）的强烈调节。

在QBO相移期间，湍流会增强，在QBO相从负向正转换之前，大气湍流最为严重，其中湍流不稳定性通常发生在开尔文波的特定相内。当QBO相位建立时，湍流不太常见，而在QBO负相期间，大气湍流最小。赤道平流层下层的湍流分数随QBO相位的变化发生10倍以上的变化。这种关系为该区域的多尺度动力学提供了一个精确的观测约束。

这为评估大气模式、研究QBO背景下的波均流相互作用，以及运行平流层飞行器和地球工程气溶胶奠定了基础。

相关论文信息：

https://doi.org/10.1073/pnas.2409791122

《自然-地球科学》

灌溉减少北美城市白天热应力

近日，美国西北太平洋国家实验室的TC Chakraborty、Yun Qian等人发现，灌溉减少了北美城市白天的热应力。相关研究成果发表于《自然-地球科学》。

灌溉对热应力的影响存在相当大的不确定性，部分原因在于热应力指数的选择。此外，现有模拟的规模无法适当解决人口中心或云层的问题，及其对人类作用的潜在影响。

研究团队利用多年对流允许区域和城市解析区域的气候模拟，证明灌溉可以缓解北美1600多个城镇的夏季热应力。这适用于大多数与生理相关的热应力指数。灌溉的影响因气候带而异，对位于大量灌溉田地附近的干旱城市来说，气象中心的灌溉信号更为明显。

通过成分归因框架，研究人员发现，灌溉引起的湿球温度变化，通常在地球科学中被视为湿热应力的代理，跨越气候区时与湿球温度的相应变化呈现出相反的迹象。相比之下，城市化引起的局部湿球温度和全球湿球温度变化具有相同的迹象。

研究结果揭示了灌溉和热应力之间的复杂关系，凸显了在评估人口规模影响的潜力时，制定适当的热应力指标的重要性。

相关论文信息：

https://doi.org/10.1038/s41561-024-01613-z

《光：科学与应用》

微谐振器中的手性异常点增强主动调谐和非互易性

美国特拉华大学的Tingyi Gu、纽约城市大学的Andrea Alu等揭示了微谐振器中的手性异常点能够增强主动调谐和非互易性。相关研究成果近日发表于《光：科学与应用》。

研究团队使用非对称米氏散射体打破微谐振器的旋转对称性，展示了跨越手性异常点的确定性热调谐，并演示了异常点介导的手性光学非线性响应和高效的电光调谐。研究结果表明，在吉赫兹频率和与互补金属氧化物半导体兼容的电压水平下，可实现对比度高达17dB的非对称电光调制。

这种晶圆级手性电光调制器纳米制造技术以及基于手性异常点的定制调谐，可能会为量子信息处理、电磁波控制和光学互连中的微谐振器带来新功能。

一种被称为手性异常点的特定类型异常点，因在控制光流和构建具有更高响应性的传感器方面的潜力而备受关注。利用光刻技术在谐振器边缘定义对称米氏散射体实现手性异常点的方法，不仅为研究手性异常点提供了急需的机械稳定性，还有助于减少由纳米制造缺陷引起的损失，从而推动手性异常点及其对谐振器动力学和可调性贡献的研究。

相关论文信息：

https://doi.org/10.1038/s41377-024-01686-w

《科学》

科学家研究压缩双梳光谱学

美国科罗拉多大学的Scott A. Diddams、Daniel I. Herman与加拿大拉瓦尔大学的Jerome Genest等人研究了压缩双梳光谱学。相关研究成果日前发表于《科学》。

光学频率梳在宽带、高分辨率光谱学和精密干涉测量中展现了独特优势。然而，量子力学最终限制了激光频率梳所能达到的计量精度。量子压缩已在连续波激光器中实现了显著的测量改进，但展示压缩频率梳在计量学上的优势的实验尚不够成熟。

利用非线性光纤中的克尔效应，该研究团队对中心波长为1560纳米的1吉赫兹频率梳进行了幅度压缩，在2.5太赫兹带宽内压缩程度超过3分贝。双梳干涉测量技术实现了对硫化氢气体的模分辨光谱学分析，信噪比超出散粒噪声极限近3分贝。量子噪声的降低使气体浓度测定的量子速度提高了两倍，这对动态化学环境中多种物质的高速测量具有重要意义。

相关论文信息：

https://doi.org/10.1126/science.ads6292