本文回顾了大气资料同化的传统方法，并探讨了将资料同化分辨率从数十千米提高到数百米的科学策略。这些科学策略得益于计算机硬件和计算方法方面的最新技术发展。本文选取两个重点问题说明其中的机遇与挑战：① 如何在高分辨率资料同化中充分利用卫星观测到的热带气旋云和雨带结构；② 传统资料同化的哪些核心技术需要重新评估和改进。具体讨论包括：通过探索卫星观测亮温与热带气旋内部不可直接观测的相对涡度之间的联系，推动全天空亮温同化的创新发展；构建适应卫星轨道观测时刻的全球资料同化框架；发展先进的资料稀疏化和质量控制方法，避免丢失最需要的大气小尺度和大梯度结构信息。最后，讨论如何有效融合气象资料同化与深度学习，例如将人工智能物理参数化模型引入四维变分同化系统，将图像同化与人工智能相结合，直接利用图像数据进行预测，以及实现资料同化与气象深度学习的相互促进。
智慧化是道路基础设施未来发展的主要方向，也是传统交通基础设施领域与人工智能、物联网、大数据等新技术和自动驾驶、车路协同等新业态深度融合的重要场景。通过构建数字化感知网络、智能化管控系统和网络化服务体系，实现道路基础设施表观与内部性态的全要素透明感知和全时空虚实映射，是智慧道路建设运维关键技术的核心，其中，数字化感知网络提供数据基础。本文聚焦透明道路服役性态的监测与检测技术，属于智慧道路数字化感知网络的重要组成环节。论文从道路服役性态的内嵌感知、道路结构性态的快速评估、道路表观病害的自动检测和道路隐蔽病害的智能识别四个方面，回顾了道路服役性态监–检感测技术的发展现状，归纳了目前监–检感测技术面临的瓶颈与挑战，梳理了人工智能技术在监–检感测方面的应用。最后，对AI赋能的透明道路服役性态感知研究做了展望，提出未来需从：“天-空-地”多源立体式感知体系、基于多源数据融合的解译方法、融合道路本体结构的数字孪生底座和端-边-云协同的智慧道路管控服务系统4各方面开展研究，进一步发展透明道路监-检感测方法，完善智慧道路建设运维关键技术和理论体系。
化硅铝酸钙（C-(A)-S-H）的力学性能是水泥与混凝土领域的重要研究范围。本论文首先总结了C-(A)-S-H在颗粒尺度和亚颗粒尺度上的结构模型。在此基础上，重点阐述了利用高压X射线衍射表征C-(A)-S-H本征力学性能的研究进展，并分析了化学组成和微观结构对其本征力学性能的影响。已有研究表明，提高Ca/Si比以及Al的引入均可增强C-(A)-S-H的本征力学性能。进一步地，高压拉曼光谱及同步辐射等先进表征技术被用于揭示C-(A)-S-H层内滑移和晶粒内部择优取向的起源，从而深化了对其徐变基本机制的认识。与层内滑移相比，水泥基材料中晶粒内部的择优取向对C-(A)-S-H徐变具有更为显著的贡献，并建立了纳米尺度变形机制与宏观徐变行为之间的直接联系。基于上述认识，本文进一步总结了若干自下而上的C-(A)-S-H强韧化策略，为从纳米尺度调控水泥基材料的力学性能提供了理论基础与设计思路。
提出的钢-UHPC组合桁式拱桥有望解决传统拱桥的三大技术难题，将跨径增加至600m~1000m。针对钢-UHPC组合主拱，提出了更智能的循环施工方法和自动化的滑动连接器以降低施工费用并解决应力叠加问题。主拱由内到外分多次合龙。本文简要介绍了循环施工方法，并与现有施工方法进行了对比。通过试验研究重点关注了滑动连接器分别处于可滑动和锁定状态下主拱在循环施工时的力学响应以及荷载分配关系，并对滑动连接器进行了优化设计。结果表明，与现有的施工方法相比，循环施工方法均有一定的优势，确保了新型拱桥的施工可行性。滑动连接器释放了绝大部分传递给内拱的竖向剪力和对应的弯矩，使得只有大约10%的荷载传递给内拱，仅约为锁定状态时的20%。然而，拱脚处大约有25.5%的负弯矩传递给内拱。主拱在后期的非对称加载过程中，叠加效应使得内拱的左侧拱脚率先出现裂缝，并且也先于外拱压溃。将滑动面优化设计为竖直状态（0°）并对滑动板和滑槽进行润滑，可实现几乎不传递竖向荷载和拱脚处的负弯矩给内拱，不存在应力叠加，从而进一步提高主拱的抗裂性能和承载力。采用优化设计时，最内拱承担的荷载仅分别为不采用滑动连接器方案和当前设计的48%、85%，并且各排桁架拱承担的荷载趋于均匀。这些发现深化了创新拱桥施工的理论认识，并推动了其实践应用，可为基础设施领域提供有益借鉴。
本研究提出了一种连续流微波加热系统，作为液态食品传统蒸汽式超高温灭菌（ultra-high-temperature，UHT）处理的创新替代方案。针对微波能量与流动物料之间复杂的相互作用，研究系统考察了三销钉调谐方法与电磁黑洞（electromagnetic-black-hole，EBH）技术的可行性与稳定性。通过建立电磁–传热–流体多物理场耦合模型，结果表明，在特定优化条件下，三销钉调谐系统可获得与EBH结构相当的热转换效率，但其调谐过程对参数变化较为敏感；相比之下，EBH系统依托梯度折射率结构，可在较宽的介电常数范围（ε′ = 10–80）内保持稳定的高能量传输效率，但需对介电损耗进行精确控制，以避免效率下降。蛋白质组学分析表明，微波-UHT处理可引起牛乳乳清相蛋白的温度依赖性变化。与生乳相比，110、130和150 ℃处理组分别有401、426和305种蛋白显著上调，其中130 ℃处理组表现出最佳的蛋白保留效果。基因本体（gene ontology，GO）分析鉴定出73种功能上与免疫调控相关的差异表达蛋白，且主要富集于补体激活和炎症反应等通路。研究结果表明，适度的微波-UHT处理有助于提高牛乳乳清相中蛋白质的多样性和数量，从而间接改善其营养与功能特性。本研究为连续流微波-UHT系统的设计提供了理论依据，并进一步揭示了高温短时微波处理对牛乳蛋白组成及潜在营养特性的影响。
基于干细胞的胚胎模型 (stem cell-based embryo models, SCBEMs) 已成为发育生物学与再生医学领域的重要工具，为解析早期胚胎发育机制及推动临床应用提供了全新视角。本文系统综述了该领域的最新研究进展，提出了基于“潜能-状态-谱系”的三维分类框架，不仅整合了用于模型构建的干细胞的内在特性，还概述了模型开发背后的逻辑框架。本综述重点阐述了多能干细胞 (pluripotent stem cells, PSCs) 具备自组织形成3D类胚胎或类器官的能力，可模拟天然胚胎或特定组织的结构与功能。此类模型为人类发育研究提供了崭新的技术途径，同时规避了直接开展人类胚胎研究所面临的伦理与实践限制。此外，SCBEMs可作为研究发育障碍、环境因素影响及疾病建模的重要平台。本综述进一步探讨了SCBEMs在个性化组织工程、药物筛选及家畜育种中的变革性潜力，同时强调了在这一快速发展的领域中亟需制定伦理准则和标准化规范。SCBEM技术的持续进步，有望深化对发育过程的理解，并为治疗策略的开发提供支持。
尽管农村能源转型在全球脱碳进程中具有重要作用，区域能源需求与本地生物质资源禀赋之间的空间匹配关系仍缺乏系统认识。本文构建了一个空间分析框架，整合农业、能源、人口和相关碳排放数据，对中国及全球尺度下农村能源消费与秸秆资源分布进行比较。研究发现，中国农村能源消费中电力占比已达到约41%，但其减排效益仍受到以煤电为主的电力供应结构制约，煤电占比约为61%，表明电气化并不必然在所有地区带来同等的脱碳效果。在资源侧，中国主要粮食作物每年产生约0.95 Gt作物残留物，折合约0.54 Gt标准煤当量（Gtce），但其中用于燃料的比例不足10%，反映出资源丰富与利用不足并存的矛盾。通过引入收集半径阈值，本文对秸秆能源化利用的适宜性进行了空间分区，识别出东北地区和长江平原等主要粮食产区更适合开展规模化部署，而丘陵地区和农业地块破碎化地区则更适合发展分散式利用路径。在全球尺度上，南亚、东南亚和撒哈拉以南非洲的秸秆资源与农村人口高度耦合，但其人均可利用量差异进一步揭示了不同收入组之间存在差异化转型路径。总体而言，本研究为理解农村能源需求与秸秆资源适宜性之间的空间关系提供了分析基础，可为制定差异化部署策略和推进农村清洁能源转型提供依据。
农药喷洒是病虫草害化学防治的关键手段。高效的配方设计和精准施用是一项系统工程挑战，涉及配方化学、施用技术和农艺实践的整合。雾滴尺寸分布由制剂在雾化过程中的物理化学性质决定，直接影响沉积效率、飘移风险和防控效果。现有雾化描述参数（如体积中值直径（Volume Median Diameter，VMD）、Sauter平均直径D32、相对分布跨度（Relative Span，RS）等）难以定量关联药剂理化特性与生物最佳防治粒径的需求。因此，亟需构建基于药液理化特性与最佳防治粒径的综合雾化质量指数。为填补这一空白，本研究选取扩散比（Relative Diffusion ratio，RD）、RS、分形维数（Fractal Dimension，FD）、易飘移雾滴占比（V150，直径≤150 μm）及体积中值直径（Dv0.5）五个雾化特性参数，构建雾化桥接指数（Atomization Bridging Index，ABI），实现了对雾化质量的综合量化评价。分析发现，ABI 与药液的理化特性高度相关，聚合物–表面活性剂形成的“胶束–聚合物”复合物，通过同时降低动态表面张力并提升黏度，显著优化了ABI值。评价结果显示，缔合型 PEO/SDS 体系在不同喷雾压力范围内均表现优异，特别是1CMC PEO/SDS体系在250 kPa下ABI值达到峰值并处于 I 级，因此被推荐为施药的首选体系。ABI作为基于药液理化特性与多变量喷雾指标的雾化质量指数，可为助剂关键理化参数确定提供依据。