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太陽活動年代際變化對現(xiàn)代氣候影響的研究進(jìn)展——《地球科學(xué)進(jìn)展》2013年第28卷第12期

太陽活動對現(xiàn)代氣候變化尤其在年代際尺度的影響和貢獻(xiàn)是亟待認(rèn)識的科學(xué)問題之一。肖子牛等撰文回顧了近年在年代際尺度上太陽活動影響地球氣候的新觀測證據(jù)，側(cè)重闡述了太陽總輻射、紫外輻射和宇宙射線影響氣候的途徑和氣候系統(tǒng)響應(yīng)機(jī)制的細(xì)節(jié)，以及對其評估驗(yàn)證的新進(jìn)展。此外，還指出對觀測資料不確定性的評估、氣候系統(tǒng)對太陽活動效應(yīng)的放大機(jī)制的數(shù)值檢驗(yàn)以及對未來可能的太陽活動極端事件的影響預(yù)估是目前研究中面臨的挑戰(zhàn)。最后，展望了該領(lǐng)域可能取得突破的關(guān)鍵點(diǎn)，為未來的科學(xué)研究提供參考。

“2013年1月中國東部嚴(yán)重霧霾天氣”專欄——《中國科學(xué)：地球科學(xué)》2014年第44卷第1期

近幾十年來，隨著中國經(jīng)濟(jì)的高速增長以及氣候變化，霧霾天氣的頻繁發(fā)生及其強(qiáng)度的增強(qiáng)，對人民生活、人體健康以及我國經(jīng)濟(jì)和社會的可持續(xù)發(fā)展帶來了越來越多的負(fù)面影響，因此霧霾備受關(guān)注。《中國科學(xué)：地球科學(xué)》組織了專欄，針對2013年1月發(fā)生在我國東部的強(qiáng)霧霾天氣進(jìn)行了研究，從氣象角度提出了應(yīng)對霧霾天氣的對策和措施。

穆穆等分析了氣象條件對霧霾的影響，提出氣象科學(xué)與技術(shù)在應(yīng)對霧霾天氣方面的對策。指出，對于霧霾天氣的觀測、形成機(jī)理、數(shù)值模擬乃至預(yù)測與防控，都需要發(fā)揮氣象科學(xué)與技術(shù)的作用，更需要環(huán)保和氣象領(lǐng)域的科學(xué)技術(shù)工作者與行業(yè)部門的密切合作。并對專欄中4篇論文的主要結(jié)論進(jìn)行了簡要介紹。

其中，王自發(fā)等介紹利用自主研制的嵌套網(wǎng)格空氣質(zhì)量數(shù)值預(yù)報(bào)模式（NAQPMS）模擬研究2013年1月我國中東部的持續(xù)強(qiáng)灰霾天氣，初步評估灰霾天氣下大氣細(xì)顆粒物（PM2.5）時(shí)空分布特征、傳輸規(guī)律和防控力度。結(jié)果表明：這一模式能夠合理反映灰霾天氣下中東部PM2.5的時(shí)空分布特征和演變規(guī)律。發(fā)現(xiàn)靜穩(wěn)天氣京津冀地區(qū)仍舊存在顯著的區(qū)域輸送，并直接造成京津冀地區(qū)PM2.5濃度的累積，來自區(qū)域外的跨城市群輸送對京津冀PM2.5濃度貢獻(xiàn)為20%～35%，區(qū)域內(nèi)輸送的貢獻(xiàn)為26%～35%，兩者之和與局地污染源貢獻(xiàn)相當(dāng)。針對這次強(qiáng)霾的控制試驗(yàn)表明，當(dāng)京津冀周邊區(qū)域省份污染源不控制，河北、天津和北京的污染物排放需要消減90%，90%和60%以上才能實(shí)現(xiàn)京津冀區(qū)域PM2.5達(dá)標(biāo)（二級標(biāo)準(zhǔn)），表明京津冀灰霾污染防控不僅需要重視區(qū)域內(nèi)的聯(lián)防聯(lián)控，同時(shí)也需要其他城市群的協(xié)同控制。氣象―大氣污染雙向反饋機(jī)制對強(qiáng)霾的形成也有非常重要影響，可使京津冀部分地區(qū)細(xì)顆粒物月均濃度增加30%，忽視這種耦合作用會導(dǎo)致模式對重污染期間污染物濃度的低估。

王躍思等介紹了中國科學(xué)院“大氣灰霾追因與控制”專項(xiàng)組利用其建立的“中國氣溶膠觀測研究網(wǎng)”（CARE-China）對整個(gè)強(qiáng)霾污染過程進(jìn)行了全程追蹤觀測，并對其成因進(jìn)行了分析研究。本次強(qiáng)霾污染涉及我國整個(gè)中東部地區(qū)，污染最嚴(yán)重的京津冀地區(qū)共計(jì)發(fā)生5次強(qiáng)霾污染過程，其中兩次超強(qiáng)過程發(fā)生在9—15日和25—31日，北京PM2.5小時(shí)濃度最高值分別達(dá)到680和530μ·gm-3，石家莊和天津等重要城市強(qiáng)霾污染狀況與北京相似。天氣系統(tǒng)弱、強(qiáng)冷空氣活動少和極其不利于污染物擴(kuò)散的局地氣象條件及地理位置，是造成本次強(qiáng)霾污染形成的外部條件；一次排放的氣態(tài)污染物向顆粒態(tài)的快速轉(zhuǎn)化，是本次強(qiáng)霾污染“爆發(fā)性”和“持續(xù)性”的內(nèi)部促發(fā)因子，特別是大氣中燃油排放為主的大量NOx促發(fā)了燃煤排放氣態(tài)SO2向顆粒態(tài)硫酸鹽的快速轉(zhuǎn)化。通過NOx/SO2協(xié)同轉(zhuǎn)化途徑分析，發(fā)現(xiàn)氣態(tài)污染物在細(xì)顆粒表面的非均相反應(yīng)可改變大氣顆粒物的粒徑及化學(xué)組分，促使顆粒物中的二次無機(jī)鹽（如硫酸鹽和硝酸鹽等）的比例逐漸增大，導(dǎo)致顆粒物吸濕性顯著增強(qiáng)，從而對強(qiáng)霾污染形成起到了促進(jìn)作用。

張人禾等利用資料診斷，從大氣環(huán)流背景場和霧霾天氣演變過程兩個(gè)方面，分析了氣象條件在這次持續(xù)性強(qiáng)霧霾天氣發(fā)生中的作用。結(jié)果表明，2013年1月東亞冬季風(fēng)異常偏弱，在中國東部區(qū)域，對流層中低層的異常南風(fēng)有利于水汽向中國東部地區(qū)輸送，500hPa的高壓異常抑制了對流的發(fā)展，而表面風(fēng)速的減弱不利于近地面附近的霧霾向區(qū)域外輸送，水平風(fēng)垂直梯度的減小減弱了天氣尺度擾動的發(fā)展和大氣的垂直混合，對流層低層異常逆溫層的存在使得大氣近地層變得更加穩(wěn)定。這些氣象背景場為霧霾天氣的維持和發(fā)展提供了有利的氣象條件。對霧霾天氣演變過程的分析表明，霧霾天氣區(qū)域內(nèi)的表面風(fēng)速及其上空對流層中低層的水平風(fēng)垂直切變對霧霾天氣過程具有動力影響，二者偏小（大）時(shí)霧霾天氣偏強(qiáng)（弱），對流層中低層的層結(jié)不穩(wěn)定性以及近地面層的逆溫狀況和溫度露點(diǎn)差對霧霾天氣的演變可以產(chǎn)生熱力影響，層結(jié)不穩(wěn)定性和逆溫偏大（?。┮约皽囟嚷饵c(diǎn)差偏?。ù螅r(shí)霧霾天氣偏強(qiáng)（弱）。多元線性回歸分析的結(jié)果表明，熱力和動力因子對這次霧霾天氣過程具有大致相同的作用，氣象因子可以解釋超過2/3的霧霾天氣逐日變化的方差，方差貢獻(xiàn)達(dá)到0.68。

丁一匯等則用近5 0年（1961—2011年）我國霧和霾臺站長期觀測資料進(jìn)行分析，得到霧日發(fā)生的頻率呈先增（1980年之前）后減（1990年后）的變化，尤其是1990年以后明顯減少，這與氣候變暖引起的近地面相對濕度減小的趨勢一致，而霾日發(fā)生的頻率總體上

呈增加的趨勢。據(jù)此，文章進(jìn)一步討論了大氣濕度減少在霧—霾轉(zhuǎn)變中的作用，結(jié)果表明霾日的平均相對濕度在69%左右，比以前得到的值低，這意味著霾粒子更不易向霧滴轉(zhuǎn)換，這可能是導(dǎo)致霧日減少的主要環(huán)境因子之一；霧和霾轉(zhuǎn)換的相對濕度閾值平均為82%左右；這個(gè)值也低于以前得到的值，因而在氣候變暖條件下，主要由于溫度和飽和比濕增加導(dǎo)致的中國近地面相對濕度減少對霧和霾形成的環(huán)境條件可能產(chǎn)生了明顯的影響。也研究了霾與能見度的關(guān)系，結(jié)果表明隨著霾日發(fā)生頻率的增加，能見度有明顯的下降，從1961年至今平均能見度從4～10km減小到2～4km，下降一半左右。

1958—2005年中國高空大氣比濕變化——《大氣科學(xué)》2014年第38卷第1期

郭艷君等利用經(jīng)過質(zhì)量控制和均一化的92站探空露點(diǎn)溫度序列，研究了中國高空大氣比濕氣候?qū)W特征和1958—2005年比濕時(shí)間、空間演變以及不同時(shí)段線性變化趨勢地區(qū)和季節(jié)差異。中國比濕氣候場特征顯示，垂直方向上90%以上的水汽集中在對流層中低層，空間呈南高北低的緯向分布。通過累積距平、滑動平均和突變點(diǎn)分析等方法研究了中國平均高空比濕的年代際變化，得到 1958—2005年中國對流層中低層大氣比濕經(jīng)歷“濕”、“干”、“濕”階段性變化。不同時(shí)段線性變化趨勢分析表明，1958—2005年對流層低層比濕呈上升趨勢，對流層中層、高層和平流層下層為下降趨勢；1979—2005年對流層低層上升趨勢和對流層高層下降趨勢均較整個(gè)時(shí)段明顯增強(qiáng)。近50年來中國高空各層溫度與比濕變化基本同步，統(tǒng)計(jì)達(dá)到顯著相關(guān)，說明溫度是影響比濕變化的重要因子。趨勢的空間分布顯示對流層下層全國大部比濕為上升趨勢，且1979年以來上升趨勢更加明顯，對流層中層趨勢呈北升南降分布，對流層高層多為下降趨勢。中國五個(gè)分區(qū)中西北地區(qū)對流層低層比濕上升趨勢最明顯，長江和華南地區(qū)升幅較小。1958—2005年對流層下層各季節(jié)比濕變化趨勢差異較明顯，上升趨勢發(fā)生在夏、冬兩季，1979—2005年四季比濕均呈上升趨勢，其中夏季上升趨勢最為明顯。

不同觀測分辨率強(qiáng)臺風(fēng)云系的遙感特征——《應(yīng)用氣象學(xué)報(bào)》2014年第25卷第1期

靜止氣象衛(wèi)星的快速區(qū)域掃描是監(jiān)測不同天氣過程的有利手段。劉健等撰文以獲取的風(fēng)云靜止氣象衛(wèi)星快速區(qū)域掃描數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，選取2011年臺風(fēng)梅花（1109）及2012年臺風(fēng)?？?211）的觀測數(shù)據(jù)，采用Hovmller分析圖、變異系數(shù)等參數(shù)，研究不同時(shí)空分辨率觀測數(shù)據(jù)對臺風(fēng)云系結(jié)構(gòu)特征參數(shù)監(jiān)測的敏感性影響。分析結(jié)果表明：可見光通道10min觀測時(shí)間間隔配以1.25km空間分辨率可以很好地反映云系演變特征，在相同觀測時(shí)間分辨率條件下，降低空間分辨率會對云系結(jié)構(gòu)特征的提取有較大影響；在相同空間分辨率條件下，觀測時(shí)間分辨率的降低對云系結(jié)構(gòu)及演變特征的分析影響較?。换谧儺愊禂?shù)的分析說明云像元特性在60min的觀測時(shí)間間隔下發(fā)生了較大變化，如果以60min為觀測時(shí)間間隔將會失去較多的云像元變化特征。水汽通道不同觀測時(shí)間的變異系數(shù)差值小于紅外通道1，說明云像元在紅外通道1的特性演變對觀測時(shí)間的敏感性高于水汽通道，提高觀測頻率可獲取更多的云像元紅外通道1的輻射特性。

近30年城市化對北京極端溫度的影響——《科學(xué)通報(bào)》2013年第58卷第33期

王君等撰文基于1978—2008年北京地區(qū)20站均一化逐日氣溫資料，評估了城市化對溫度和極端溫度變化的影響。與以往研究不同，此研究采用聚類分析，客觀地將觀測站點(diǎn)分為4類（城市站、近郊站、鄉(xiāng)村站和山地站），并利用遙感夜晚燈光數(shù)據(jù)驗(yàn)證了分類結(jié)果的合理性。近30年來，城市化所致城市熱島增強(qiáng)的效應(yīng)對城市站點(diǎn)平均氣溫增溫趨勢的貢獻(xiàn)為10.9%（影響最大的站點(diǎn)該貢獻(xiàn)達(dá)18.4%或0.12℃/10a），對最低氣溫增溫趨勢的貢獻(xiàn)為12.7%（影響最大的站點(diǎn)該貢獻(xiàn)達(dá)20.8%或0.19℃/10a），對溫度日較差下降趨勢的貢獻(xiàn)為24%（影響最大的站點(diǎn)該貢獻(xiàn)達(dá)37.4%或0.15℃/10a）。城市化效應(yīng)對城市站點(diǎn)最高溫度影響較小，但對極端暖夜（冷夜）的增加（減少）趨勢貢獻(xiàn)為12.7%或2.07d/10a（29.0%或5.06d/10a）。

1998年夏季西北太平洋副熱帶地區(qū)30～60天季節(jié)內(nèi)振蕩特征——

Advances in Atmospheric Sciences, 2014, Vol. 31, No.1.

Lu Riyu等研究了1998年夏季西北太平洋副熱帶地區(qū)30～60天對流振蕩特征以及西北太平洋熱帶與副熱帶振蕩之間的關(guān)聯(lián)程度。分析表明，1998年夏季在西北太平洋的熱帶及副熱帶地區(qū)30～60天振蕩都表現(xiàn)得異常強(qiáng)烈，為研究副熱帶振蕩及其與熱帶振蕩之間的關(guān)系提供了機(jī)會。進(jìn)一步研究表明，30～60天振蕩從西北太平洋副熱帶地區(qū)向西傳播，到達(dá)中國東部；并且，副熱帶30～60天振蕩受到南海和西北太平洋熱帶地區(qū)的兩種機(jī)制影響：（1）從熱帶地區(qū)直接向副熱帶地區(qū)傳播；（2）熱帶和副熱帶地區(qū)之間的蹺蹺板型。而后者是主要影響機(jī)制。

NOAA全球溫度時(shí)間序列年度排名的不確定性——Uncertainty in annual rankings from NOAA’s global temperature time series.Geophysical Research Letters, 2013, Vol. 40, No. 22.

全球溫度年度排名是氣候監(jiān)測重要的組成部分。然而，每年全球溫度時(shí)間序列的值存在一定的不確定性，這也導(dǎo)致了排名的不確

定性。美國國家海洋和大氣管理局（NOAA）國家氣候數(shù)據(jù)中心的Arguez等采用Monte Carlo方法對該中心發(fā)布的全球陸-海表面溫度（NOAATMP）時(shí)間序列進(jìn)行了不確定性分析。結(jié)果表明，年與年之間的持續(xù)性對結(jié)果和假設(shè)的統(tǒng)計(jì)獨(dú)立性影響不大。對1880—2012年溫度時(shí)間序列的分析顯示，最暖年的最高概率出現(xiàn)在2010年（約36%）、2005年（約28%）、1998年（約11%）。與NOAATMP時(shí)間序列的標(biāo)準(zhǔn)誤差相比，基于觀測數(shù)據(jù)得到的幾個(gè)最暖年之間的差異相對較小。不過，1997—2012年間的每一年的溫度都要比1880年以來的大多數(shù)其他年份更高（置信水平為95%）。

城市土地利用影響下的鹿特丹城市熱島的空間變異——Spatial variability of the Rotterdam urban heat island as influenced by urban land use.Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 2014, in press.

瓦赫寧根大學(xué)的Heusinkveld等利用一種新穎的騎自行車觀測（如圖所示）方法，評價(jià)了鹿特丹一天內(nèi)的溫度空間變異，在當(dāng)?shù)貢r(shí)間2009年8月6日的中午和傍晚分別進(jìn)行了兩次觀測，每次觀測都在兩個(gè)小時(shí)內(nèi)完成，當(dāng)天最高氣溫達(dá)到30.4℃。觀測發(fā)現(xiàn)，由于城市不同區(qū)域地表覆蓋特征的不同，導(dǎo)致夜間城市溫度的空間差異可達(dá)7K。中午的觀測結(jié)果顯示，城市公園的溫度要比市中心低4.0 K，而市中心溫度比周邊郊區(qū)高1.2 K。但位于鹿特丹機(jī)場的一個(gè)WMO氣象站的溫度信號受到了來自機(jī)場跑道和城市方向的城市熱島（UHI）效應(yīng)的影響。總體上，不論白天還是夜晚，植被覆蓋好、建筑物密度低的區(qū)域都具有最低的溫度?；貧w分析也顯示，夜間UHI現(xiàn)象與土地利用有關(guān)，植被覆蓋良好的居民區(qū)能夠明顯減緩夜間的UHI效應(yīng)。利用自行車觀測數(shù)據(jù)，構(gòu)建了一個(gè)多元線性回歸模型，并使用4個(gè)城市固定氣象站3年的夏季UHI統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)對其進(jìn)行了獨(dú)立驗(yàn)證?；貧w模型再現(xiàn)了城市熱島夜間空間變異中的4.3%的偏差，利用該模型生成了鹿特丹及周邊區(qū)域的熱島地圖。這張地圖表明，缺乏綠化或接近大型水體的高密度城市結(jié)構(gòu)在夜間很容易受到高溫?zé)崂说挠绊?。分析一個(gè)位于海港區(qū)的城市氣象站的數(shù)據(jù)，也發(fā)現(xiàn)水體的升溫效應(yīng)相當(dāng)明顯，其夜間UHI的頻率分布與市中心的氣象站類似。該熱島地圖可以作為一種有價(jià)值的規(guī)劃工具，以減輕夜間城市熱脅迫或識別熱浪期間的住宅區(qū)高溫風(fēng)險(xiǎn)。

基于非城市氣象站數(shù)據(jù)的伊比利亞半島的夏季極端溫度趨勢——Trends in summer extreme temperatures over the Iberian Peninsula using non-urban station data.Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 2014, in press.

基于20個(gè)遠(yuǎn)離城市影響并規(guī)則分布的氣象站1961—2010年間的夏季（6—8月）日溫度數(shù)據(jù)，西班牙Extremadura大學(xué)的Acero等使用極值理論（EVT），特別是閾值頂點(diǎn)（peaks-over-threshold，POT）方法，研究了伊比利亞半島的熱浪事件趨勢。首先，將所使用的整個(gè)研究時(shí)段的夏季溫度數(shù)據(jù)按最大值（Tmax）到最小值（Tmin）進(jìn)行排列，超過95百分位定義為熱浪事件。然后，使用一種“滑動拆分”方法選取了超出閾值的獨(dú)立極端溫度事件，并將這些事件的出現(xiàn)日期擬合成一個(gè)泊松過程。通過分析POT方法的尺度參數(shù)、泊松強(qiáng)度、平均值、低值（25百分位）、高值（75百分位）等參數(shù)的變化趨勢，發(fā)現(xiàn)，當(dāng)出現(xiàn)熱浪時(shí)，泊松強(qiáng)度的最優(yōu)趨勢顯著增加。對Tmin和Tmax值的分析表明，低值區(qū)比高值區(qū)的增長趨勢更為顯著，特別是Tmax，其方差反而出現(xiàn)了下降。研究認(rèn)為，在伊比利亞半島，極端溫度事件預(yù)期正在增加，但達(dá)不到平均值的增加幅度，因?yàn)榉讲畛尸F(xiàn)出減小趨勢，這也表明方差在極端氣候的描述上具有重要作用。

迅速城市化下的植被覆蓋和地表反照率變化：以華南區(qū)域?yàn)槔狹odifications in vegetation cover and surface albedo during rapid urbanization: a case study from South China.Environmental Earth Sciences, 2014, in press.

植被覆蓋和地表反照率是氣候和陸面模式中的兩個(gè)重要參數(shù)。中國氣象局氣象干部培訓(xùn)學(xué)院的侯美亭等以華南廣州地區(qū)為例，使用高分辨率的Landsat TM/ETM+數(shù)據(jù)和中等分辨率的MODIS數(shù)據(jù)，分析了迅速城市化對植被覆蓋度（GVF）和地表反照率的影響。研究發(fā)現(xiàn)，在1990年，從廣州市中心至遠(yuǎn)郊，GVF逐漸升高，短波反照率出現(xiàn)了明顯的下降趨勢。而在2000年，沿城市—鄉(xiāng)村的空間梯度上，反照率并沒有出現(xiàn)明顯變化，這與低反照率城市建筑的增多和土地覆蓋格局的異質(zhì)化增高有關(guān)。而MODIS反照率盡管不能捕捉到Landsat數(shù)據(jù)所反映的異質(zhì)化細(xì)節(jié)，但二者之間存在明顯相關(guān)。在不需要高分辨率反照率數(shù)據(jù)的情況下，更易利用的MODIS數(shù)據(jù)是一種較好的選擇。

陸面模式、遙感和GRACE衛(wèi)星蒸散產(chǎn)品的不確定性——Uncertainty in evapotranspiration from land surface modeling, remote sensing, and GRACE satellites.Water Resources Research, 2014, in press.

目前，蒸散（ET）產(chǎn)品正在逐漸增多，評價(jià)它們的不確定性具有重用意義。德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校的Long等使用不需要真實(shí)ET先驗(yàn)信息的Grubbs估算方法，評價(jià)了4種

陸面模式（Noah，Mosaic，VIC，SAC）輸出的ET產(chǎn)品，兩種遙感數(shù)據(jù)（MODIS，AVHRR）反演的ET，以及源于水分收支平衡的GRACE蒸散產(chǎn)品的不確定性。 研究區(qū)域?yàn)槊绹心喜康?個(gè)流域，涵蓋了干旱到濕潤的不同氣候特征。研究發(fā)現(xiàn)，陸面模式輸出的ET具有最低的不確定性（大約5mm/month），MODIS或AVHRR反演的ET產(chǎn)品具有中度不確定性（10～15mm/month），GRACE蒸散產(chǎn)品的不確定性最高（20～30mm/month）?？臻g分辨率和不確定性之間存在折衷關(guān)系，例如，不確定性較低的陸面模式也具有較低的分辨率（約14km），而較高分辨率的MODIS或AVHRR蒸散產(chǎn)品（約1～8km）具有較高的不確定性。未來估算ET時(shí)，應(yīng)考慮將陸面模式和衛(wèi)星遙感產(chǎn)品相結(jié)合，以發(fā)揮二者的優(yōu)點(diǎn)。

有關(guān)氣候振蕩的討論：CMIP5大氣環(huán)流模式與基于天文周期的半經(jīng)驗(yàn)諧波模式之間的對比——Discussion on climate oscillations: CMIP5 general circulation models versus a semiempirical harmonic model based on astronomical cycles.Earth-Science Reviews, 2013, Vol. 126.

全球地表溫度（GST）記錄的功率譜顯示出9.1年、10～11年、19～22年和59～62年幾種主要的周期。在許多長期的古氣候記錄中，也發(fā)現(xiàn)了相似的振蕩。然而，美國ACRIM實(shí)驗(yàn)室的Scafetta對IPCC第5次評估報(bào)告（AR5）使用的國際耦合模式比較計(jì)劃5（CMIP5）大氣環(huán)流模式（GCMs）進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)這些模式不能重建上述的這些變率。特別是從2000年到2013年上半年，盡管觀測數(shù)據(jù)顯示GST基本保持穩(wěn)定，然而GCM預(yù)測的變暖速率達(dá)到了2℃/100a。相比，“氣候由特定的自然振蕩所調(diào)節(jié)”的假說在多種時(shí)間尺度上可能更適合于GST記錄。例如，準(zhǔn)60年的自然振蕩同時(shí)解釋了1850—1880年、1910—1940年和1970—2000年的變暖期，1880—1910年和1940—1970年的變冷期，以及2000年以來的GST穩(wěn)定期。這個(gè)假說暗示了觀測到的1970—2000年全球地表增暖（0.5℃）的50%可歸因于氣候系統(tǒng)的自然振蕩，而不是歸因于如CMIP3和CMIP5 GCMs模擬的人為強(qiáng)迫。從而，CO2加倍的氣候敏感效應(yīng)應(yīng)該減少一半，例如，從2.0～4.5℃（IPCC，2007）減少到1.0～2.3℃，而且中值由3.0℃減至1.5℃。近代的古氣候溫度重建也顯示了比2000年初建立的曲棍球溫度重建更大的工業(yè)化前的變率，這暗示了太陽活動對氣候變化的較強(qiáng)貢獻(xiàn)和人為因素對氣候變化的較弱影響。觀測到的自然振蕩可能是由天文強(qiáng)迫所驅(qū)動。9.1年振蕩好像是長期的太陽—月亮潮汐振蕩的一個(gè)結(jié)合，盡管準(zhǔn)10～11年、20年和60年振蕩典型地存在于主要由木星和土星驅(qū)動的太陽和日球振蕩之中。基于日球振蕩的太陽模式也預(yù)測到準(zhǔn)長期（例如，115年）和千年（例如，983年）的太陽振蕩，其可用于回報(bào)全新世的氣候振蕩。該研究推薦使用一個(gè)由6個(gè)特別的天文振蕩所組成的半經(jīng)驗(yàn)氣候模式來構(gòu)建年代至千年尺度的自然氣候變異，再加上一個(gè)由GCM平均模擬推斷出的輻射變暖組分（其效應(yīng)需減少50%）來估算人為和火山活動對氣候變化的貢獻(xiàn)。這個(gè)半經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｊ街亟ǖ?850—2013年的GST格局明顯好于任何一個(gè)CMIP5 GCM模擬的結(jié)果。在相同的CMIP5人為釋放情景下，該模式預(yù)測2000—2100年平均變暖可能達(dá)到0.3～1.8℃，這個(gè)范圍顯著低于原始CMIP5 GCM集合預(yù)報(bào)的增溫范圍（大約1～4℃）。下一步的研究需要尋找太空—?dú)夂虻鸟詈蠙C(jī)制，以發(fā)展更先進(jìn)的解析和半經(jīng)驗(yàn)氣候模式。

流域尺度的土壤濕度：遙感技術(shù)——Soil moisture at watershed scale: Remote sensing techniques.Journal of Hydrology, 2014, in press.

許多有關(guān)陸面過程的研究需要高空間分辨率的土壤濕度數(shù)據(jù)。然而，被動微波遙感反演的土壤濕度的分辨率目前比較低（約25km）。南卡羅來納大學(xué)的Fang等提出了解決這個(gè)問題的兩種不同的方法。第一種，基于日溫度變化和由植被條件調(diào)節(jié)的平均土壤濕度之間的熱慣性關(guān)系，建立了一種土壤濕度降尺度算法。以俄克拉荷馬的一個(gè)小流域?yàn)槔?，將本算法?yīng)用到AMSR-E和SMOS土壤濕度產(chǎn)品，生成了2010和2011年生長季的1km土壤濕度降尺度數(shù)據(jù)。第二種，利用不同時(shí)間獲取的主動雷達(dá)數(shù)據(jù)之間的差異，對被動微波遙感反演的土壤濕度進(jìn)行降尺度。同實(shí)地觀測獲取的土壤濕度相比，這兩種方法都具有較好的效果。

失控和潮濕的地球溫室氣候的延遲開始——Delayed onset of runaway and moist greenhouse climates for Earth.Geophysical Research Letters, 2014, in press.

在目前太陽的主序星階段內(nèi)，太陽正在緩慢地變亮，這將威脅到地球表面的可居住性，因?yàn)樽兞恋奶枌?dǎo)致地球濕度加大，最終形成失控的溫室氣候。一維氣候模式預(yù)測，當(dāng)太陽常數(shù)在目前水平上增加6%時(shí)，災(zāi)難性的熱失控將會被觸發(fā)。然而，科羅拉多大學(xué)Boulder分校的Wolf等使用一個(gè)三維氣候模式（NCAR CAM3）研究太陽變亮下的地球命運(yùn)，發(fā)現(xiàn)在CO2和CH4濃度不變的情形下，地表的可居住性可能被維持在較大的太陽常數(shù)下。研究指出，太陽常數(shù)增加15.5%時(shí)，全球平均地表溫度將穩(wěn)定在312.9 K，而此時(shí)，盡管地球的氣候非常炎熱，但水散失和熱失控也達(dá)到了極限，從而地球?qū)⒈３职踩?。?dāng)太陽常數(shù)增加16%時(shí)，對流和垂直擴(kuò)散框架出現(xiàn)了數(shù)值不穩(wěn)定性，這限制了進(jìn)一步的模擬。盡管如此，本研究結(jié)果意味著地球氣候可能在至少15億年或更長時(shí)間內(nèi)保持安全。