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前瞻技術脈動：環境永續（202306）

關鍵字：永久凍土；工業污染；卡賓轉移反應；機器學習；洋流；
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科技產業資訊室 - 技術發展藍圖研析團隊 發表於 2023年9月8日
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圖、前瞻技術脈動：環境永續（202306）
 
永久凍土融化可能會在整個北極釋放工業污染
一項新研究發現，北極圈可能存在數以萬計的工業污染和受污染區域，這些區域的永久凍土可能因氣候變化而融化，從而導致污染物釋放和基礎設施損壞。研究人員估計，現在可能存在1,000個已知工業區和2,200至4,800個已知和估計受污染區可能面臨永久凍土退化的風險。在本世紀末全球變暖比工業化前水平高出2攝氏度的低排放情景中，這些數字可能增加到2,100多個工業場所和5,600至10,000個受污染區域。此外，研究還發現，柴油、汽油和相關石化產品約佔所報告污染物的一半，而且在許多情況下，沒有記錄污染物的類型。因此，如果沒有這些資訊，就很難評估和管理北極日益增長的污染風險。研究人員呼籲需要國際法規來要求北極的工業記錄他們使用和儲存的物質，或者他們發生了什麼。
參考資料：Thawing permafrost may unleash industrial pollution across the Arctic. Science News, 2023/04/26.
 
微生物可以為綠色生物製造帶來巨大好處
使用細菌將天然酶促反應與稱為「卡賓轉移反應」的新自然反應相結合。這項工作有助於減少工業排放，因為它為通常依賴化石燃料的化學製造過程提供了可持續的替代方案。在細菌細胞內合成這種反應中的所有東西 - 從天然酶到卡賓，需要添加的只是糖，其餘的由細胞完成。用天然產物代替了昂貴的化學反應物，這些天然產物可以由細菌鏈黴菌的工程菌株產生。由於細菌使用糖通過細胞代謝產生化學產物，這項工作能夠在沒有化學合成中通常使用的有毒溶劑或有毒氣體的情況下進行卡賓化學。這種生物過程比今天合成化學物質的方式更環保。
參考資料：Tiny microbes could brew big benefits for green biomanufacturing. Science Daily, 2023/05/08.
 
機器學習模型可以更準確地預測洋流
該模型結合了流體動力學知識，以更好地反映洋流中的物理現象。研究人員建立了一個新模型，該模型使用所謂的亥姆霍茲分解來準確表示流體動力學原理。該方法透過將洋流分解為渦度分量（捕捉旋轉運動）和散度分量（捕捉水的上升或下沉）來模擬洋流。通過這種方式，他們為模型提供了一些基本的物理知識，可以用來做出更準確的預測。這個新模型使用與舊模型相同的數據。雖然他們的方法計算量更大，但研究人員表明額外成本相對較小。研究人員還使用墨西哥灣釋放的真實浮標捕獲的數據測試了他們的模型。在每種情況下，與標準高斯過程和另一種使用神經網絡的機器學習方法相比，他們的方法在預測洋流和辨識分歧這兩項任務上都表現出卓越的性能。(892個字；圖1)
參考資料：Machine-learning model makes more accurate predictions about ocean currents. Phys.org, 2023/05/17.


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