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數(shù)值天氣預(yù)報檢驗方法研究進(jìn)展——《地球科學(xué)進(jìn)展》2014年第29卷第3期

數(shù)值天氣預(yù)報檢驗是改進(jìn)及應(yīng)用數(shù)值模式的重要環(huán)節(jié)。近年來,模式檢驗中的觀念不斷更新,適用于不同預(yù)報產(chǎn)品及不同用戶需求的模式檢驗方法也不斷涌現(xiàn)。潘留杰等首先簡單回顧了以列聯(lián)表為基礎(chǔ)的傳統(tǒng)的模式檢驗方法。其次重點總結(jié)了伴隨高分辨率數(shù)值預(yù)報而出現(xiàn)的空間診斷檢驗技術(shù),按照檢驗?zāi)康牡牟煌?診斷方法可以歸納為：(1)基于濾波技術(shù)的分辨模式在不同時空尺度上預(yù)報能力的鄰域法、尺度分離法；(2)利用位移偏差診斷模式預(yù)報位置、面積、方位、軸角等與觀測差異的屬性判別法、變形評估法。然后闡述了集合樣本成員的概率分布函數(shù)(PDF)、集合預(yù)報與觀測概率分布函數(shù)相似程度、事件發(fā)生的概率預(yù)報等集合預(yù)報檢驗方法。最后論述了空間診斷技術(shù)、集合預(yù)報檢驗方法的適用領(lǐng)域,并討論了模式檢驗中存在的一些問題及未來的發(fā)展方向。

交互集合耦合模式系統(tǒng)模擬檢驗——《地球物理學(xué)報》2014年第57卷第4期

清華大學(xué)地球系統(tǒng)科學(xué)研究中心在一個標(biāo)準(zhǔn)耦合模式(SC)的基礎(chǔ)上建立了交互集合耦合模式系統(tǒng)(IE),該系統(tǒng)可以實現(xiàn)多個不同大氣模式或者同一大氣模式采取不同初值組成的多個分量集合之后與海、陸、冰模式進(jìn)行耦合。辛?xí)愿璧壤猛淮髿饽Ｊ狡邆€不同初值分量與其他模式分量開展在線集合耦合試驗,利用積分穩(wěn)定之后100年的試驗結(jié)果,分析了IE在減小海氣界面大氣噪音的情況下,對北太平洋海表面溫度(SST)變率和ENSO的模擬,并與SC模擬結(jié)果進(jìn)行了對比。分析表明,IE減小了北太平洋中高緯度SST方差的85%以上,表明該區(qū)域SST變率主要受大氣的影響,且主要是通過改變海表湍流熱通量實現(xiàn)的。黑潮延伸體區(qū)和北太平洋中部副熱帶渦旋區(qū)域平均SST 8年左右的低頻周期主要受來自大氣內(nèi)部動力過程的驅(qū)動。在集合耦合模擬中,無論是副熱帶渦旋區(qū)SST與ENSO的聯(lián)系,還是ENSO與北太平洋中高緯度SST的聯(lián)系都能模擬出來,而標(biāo)準(zhǔn)模式未能模擬出這些現(xiàn)象,意味著大氣噪音過強(qiáng)將掩蓋ENSO與太平洋熱帶外SST的聯(lián)系。IE對與ENSO關(guān)聯(lián)的“太平洋—北美”(PNA)遙相關(guān)型的合理模擬,并通過湍流熱通量對海表溫度的影響,是其能夠更好模擬ENSO與北太平洋中高緯度SST關(guān)系的重要原因。文章通過分析驗證了所建立的交互集合耦合模式系統(tǒng)的合理性,揭示了該系統(tǒng)在海氣相互作用研究領(lǐng)域方面具有一定應(yīng)用前景。

太陽活動與地球表面溫度變化的周期性和相關(guān)性——《科學(xué)通報》2014年第59卷第14期

趙新華等基于太陽黑子歷史數(shù)據(jù)、太陽總輻照(TSI)重構(gòu)數(shù)據(jù)和實測地球表面平均溫度數(shù)據(jù)(全球、陸地、海洋),利用小波分析和交叉相關(guān)分析等方法,考察了太陽活動和地表溫度變化在數(shù)百年時間尺度上的周期性及相關(guān)性。主要結(jié)果有：(1)在所考察的時間范圍內(nèi),太陽活動(包括黑子和太陽總輻照)存在4個置信度高于95%(白噪聲)的主周期變化,分別為11a周期、50a周期、世紀(jì)周期和雙世紀(jì)周期全球溫度存在64.3a的主周期變化,接近太陽活動的50a周期；(2)太陽活動與全球溫度變化具有22,50a的顯著共振周期；(3)太陽活動與地表溫度長期變化的相關(guān)性高于其短期變化的相關(guān)性,以黑子為例,它與地表溫度年均值的相關(guān)系數(shù)為0.31～0.35,11a滑動平均值相關(guān)系數(shù)為0.58～0.70,22a滑動平均值相關(guān)系數(shù)為0.64～0.78,太陽總輻照與地表溫度的相關(guān)性高于黑子與地表溫度的相關(guān)性；(4)太陽活動在近100年里有明顯增強(qiáng),它與全球溫度(包括陸地、海洋)近100年的升溫是一致的,太陽活動與海洋溫度的相關(guān)性略高于太陽活動與陸地溫度的相關(guān)性。這些結(jié)果表明,太陽活動在百年時間尺度上對于地表溫度的變化具有不可忽略的影響。

黃山地區(qū)不同高度云凝結(jié)核的觀測分析——《大氣科學(xué)》2014年第38卷第3期

李力等為研究華東高山地區(qū)云凝結(jié)核(Cloud Condensation Nuclei, CCN)沿山峰的垂直變化特征,2011年6月利用云凝結(jié)核計數(shù)器(Cloud Condensation Nuclei Counter, CCNC)在黃山三個不同高度處對CCN進(jìn)行觀測。觀測結(jié)果表明,不同高度的CCN濃度隨時間的變化趨勢基本一致,CCN濃度隨高度的升高而減小,過飽和度為0.8%時山頂、山腰、山底CCN濃度平均值分別為1105.62、1218.39和1777.78cm-3,山底的高CCN濃度(大于1000cm-3)出現(xiàn)頻率大于山腰和山頂,表明山底受周邊污染源的影響較山頂和山腰大。山頂和山底的日變化曲線均為雙峰型,兩個峰值分別出現(xiàn)在午前和午后,與大氣邊界層高度及山谷風(fēng)變化有關(guān)。利用公式N=CSk擬合了山頂在不同天氣條件下CCN活化譜,并分析了其變化特征。結(jié)果顯示,晴天、雨天和霧天的C值分別為2798、384、765,小于一些污染城市,屬于清潔大陸型核譜。研究結(jié)果有助于改進(jìn)對華東背景地區(qū)云凝結(jié)核時空分布的認(rèn)識,為該地區(qū)云霧核化在數(shù)值模式中的表達(dá)提供觀測依據(jù)和參數(shù)化方案。

深圳大氣PM2.5來源解析與二次有機(jī)氣溶膠估算——《中國科學(xué)：地球科學(xué)》2014年第44卷第4期

黃曉鋒等基于2009年全年在深圳開展的PM2.5樣品采集與分析,應(yīng)用正向矩陣因子解析(PMF)模型對其主要來源及時空變化規(guī)律進(jìn)

行了解析,結(jié)果表明,深圳市區(qū)(大學(xué)城點)大氣PM2.5年均濃度為42.2μg·m-3,其中二次硫酸鹽生成、機(jī)動車排放、生物質(zhì)燃燒和二次硝酸鹽生成是最主要來源,對PM2.5總質(zhì)量分別貢獻(xiàn)了30.0%,26.9%,9.8%和9.3%；高氯源、重油燃燒、海鹽、揚(yáng)塵和冶金工業(yè)分別貢獻(xiàn)了PM2.5總質(zhì)量的2%～4%。不同源貢獻(xiàn)的時空變化規(guī)律顯示,機(jī)動車排放主要為本地源,二次硫酸鹽和生物質(zhì)燃燒主要為區(qū)域源,而本地排放和區(qū)域傳輸對二次硝酸鹽生成都有重要貢獻(xiàn)。二次有機(jī)氣溶膠(SOA)的識別一直是顆粒物源解析的難點,在研究中結(jié)合了PMF模型與OC/EC比值法對PM2.5中SOA進(jìn)行了估算,結(jié)果表明,深圳市區(qū)(大學(xué)城點)PM2.5中SOA年均濃度為7.5μg·m-3,占有機(jī)物質(zhì)量的57%,機(jī)動車排放是SOA前體物的最主要來源。研究可為國內(nèi)今后更廣泛深入地開展PM2.5污染與源解析研究提供相關(guān)案例借鑒。

BJ-RUC系統(tǒng)模式地面氣象要素預(yù)報效果評估——《應(yīng)用氣象學(xué)報》2014年第25卷第3期

閔晶晶利用自動氣象站逐小時地面觀測資料,采用客觀檢驗方法對北京市氣象局快速更新循環(huán)預(yù)報(BJ-RUC)系統(tǒng)在2008—2010年5—9月的預(yù)報結(jié)果進(jìn)行檢驗,初步評估了BJ-RUC系統(tǒng)對地面氣象要素的業(yè)務(wù)預(yù)報性能。結(jié)果表明：BJRUC系統(tǒng)對地面氣象要素預(yù)報與實況的變化趨勢有很好的一致性。其中,2m溫度預(yù)報整體偏高,誤差范圍為―1.5～1.5℃,早上和傍晚偏大,正午偏小；2m相對濕度的預(yù)報整體偏低,誤差為―25%～0,白天偏大,夜間偏?。?0m風(fēng)速預(yù)報明顯偏大,午后尤為顯著,誤差為0.6～1.2m·s-1；6h累積降水的晴雨預(yù)報效果較好,TS評分可達(dá)到0.4。系統(tǒng)在初始起報時次的穩(wěn)定性較差,從第3個起報時次開始逐漸穩(wěn)定,但預(yù)報誤差隨著預(yù)報時效的增長逐漸增大,12h內(nèi)的預(yù)報誤差較小,預(yù)報結(jié)果較可靠,在短時臨近預(yù)報中具有參考價值。

雷暴潛勢預(yù)報中幾個基本問題——《氣象》2014年第40卷第4期

王秀明等討論了基于雷暴發(fā)生三要素的雷暴潛勢預(yù)報思路在業(yè)務(wù)預(yù)報應(yīng)用中的一些具體問題,澄清一些容易混淆的概念。內(nèi)容包括大氣層結(jié)不穩(wěn)定與對流；雷暴觸發(fā)機(jī)制與抬升作用及其與天氣系統(tǒng)的關(guān)系；如何處理雷暴發(fā)生三要素“足夠”的問題；“流型識別”與“配料法”的綜合應(yīng)用等。層結(jié)不穩(wěn)定是雷暴發(fā)生三要素之一,也是短時預(yù)報分析的重點,文章討論了各種中尺度不穩(wěn)定在雷暴發(fā)生中的作用,給出了估計CAPE值時空演變的著眼點,對位勢不穩(wěn)定和對稱不穩(wěn)定概念及其判據(jù)進(jìn)行了較深入的討論。

京津冀區(qū)域大氣霾污染研究意義、現(xiàn)狀及展望——《地球科學(xué)進(jìn)展》2014年第29卷第3期

頻發(fā)的霾污染是目前京津冀最嚴(yán)重的環(huán)境問題。如何協(xié)調(diào)區(qū)域經(jīng)濟(jì)合理快速發(fā)展與防止大氣環(huán)境惡化,已經(jīng)成為公眾關(guān)注的焦點,也是各級政府亟待解決的問題之一。王躍思等對國內(nèi)外典型大氣污染事件的產(chǎn)生及治理歷程進(jìn)行了簡要回顧；結(jié)合我國當(dāng)前霾污染問題產(chǎn)生的特殊性,分析了京津冀區(qū)域霾污染研究對經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展、氣候和環(huán)境變化、人體健康和區(qū)域和諧發(fā)展的現(xiàn)實意義；闡述了京津冀霾污染現(xiàn)象頻發(fā)的主要客觀要素和內(nèi)在原因,并分析了當(dāng)前研究工作中的不足。最后,在全球氣候變化的大背景下,推測了京津冀及東亞地區(qū)未來大氣污染的發(fā)展趨勢。

科學(xué)大數(shù)據(jù)與數(shù)字地球——《科學(xué)通報》2014年第59卷第12期

大數(shù)據(jù)研究正發(fā)展為科技、經(jīng)濟(jì)、社會等各領(lǐng)域的關(guān)注焦點,諸多國家已將大數(shù)據(jù)研究上升至國家戰(zhàn)略層面。郭華東從時空角度論述了大數(shù)據(jù)的緣起、內(nèi)涵與發(fā)展勢態(tài),分析了科學(xué)大數(shù)據(jù)成為科學(xué)研究新途徑的歷程——科學(xué)范式開始從模型驅(qū)動向數(shù)據(jù)驅(qū)動發(fā)生轉(zhuǎn)變。給出了科學(xué)大數(shù)據(jù)的定義及科學(xué)大數(shù)據(jù)計算的應(yīng)對策略。進(jìn)一步地論述了數(shù)字地球?qū)W科的基本理論框架和數(shù)字地球中的數(shù)據(jù)系統(tǒng),指出了數(shù)字地球?qū)W科具有大數(shù)據(jù)的鮮明特點。最后以“胡煥庸線”形成機(jī)理的空間認(rèn)知研究為例,具體闡述了數(shù)字地球?qū)W科中的大數(shù)據(jù)研究的理論和方法。指出試圖通過簡單地堆砌、耦合“胡煥庸線”中的子系統(tǒng)和子過程的機(jī)理模型從而達(dá)到獲取“胡煥庸線”形成機(jī)理的空間認(rèn)知模型是不可行的,而應(yīng)該在數(shù)字地球平臺上對于海量空間數(shù)據(jù)和社會經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行虛擬匯聚,經(jīng)過一定流程的預(yù)處理過程,進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)空間的表征和建模,在精簡的數(shù)據(jù)空間進(jìn)行挖掘和分析。

氣候變暖背景下青藏高原山地災(zāi)害及其風(fēng)險分析——《氣候變化研究進(jìn)展》2014年第10卷第2期

崔鵬等基于青藏高原1930—2010年山地災(zāi)害實例,分析了氣候變暖對青藏高原山地災(zāi)害的影響。結(jié)果表明：在氣候變暖背景下,冰湖潰決災(zāi)害增多,冰川泥石流趨于活躍,特大災(zāi)害出現(xiàn)頻繁,災(zāi)害鏈生特征明顯,表現(xiàn)出時間和空間上的延拓性,巨災(zāi)發(fā)生概率增大；在藏東南地區(qū)表現(xiàn)出雨熱同期的氣候特征,構(gòu)成了利于冰川類泥石流形成的條件；波密縣城位于兩條泥石流危險區(qū)的建筑物占地面積由1988年0.014km2擴(kuò)展到2012年1.004km2,人口與經(jīng)濟(jì)密集區(qū)與災(zāi)害高風(fēng)險區(qū)重疊,加之氣候變化導(dǎo)致的災(zāi)害危險性增加,青藏高原災(zāi)害風(fēng)險顯著增大。上述結(jié)果提供了氣候變化對青藏高原山地災(zāi)害影響的證據(jù),初步闡述了其影響特征,有助于山地減災(zāi)和進(jìn)一步認(rèn)識氣候變化對山地災(zāi)害的影響機(jī)理。

大氣環(huán)流模式反映降水低頻變化的能力如何——How well do general circulation models represent lowfrequency rainfall variability? Water Resources Research, 2014, Vol. 50, No. 3.

大氣環(huán)流模式(GCMs)提供了全球和大陸尺度大氣變量的可靠模擬,但是在區(qū)域至流域尺度上, GCMs對于與水資源管理有關(guān)的一些重要變量的模擬能力有限。與觀測相比,GCM模擬的一系列不確定性導(dǎo)致了輸出結(jié)果的短暫(隨時間而變化)和系統(tǒng)(不隨時間變化)的偏差。對水資源基礎(chǔ)設(shè)施管理而言, GCM的一個重要偏差是對降水低頻(或年際間)變化的代表性不足,這會影響到防洪和抗旱決策的制定。澳大利亞新南威爾士大學(xué)的Rocheta等給出了一個用于評估GCMs模擬低頻降水變化可靠性的判斷指標(biāo),稱作聚合持續(xù)評分(APS)。研究發(fā)現(xiàn)：(1)GCMs在捕捉觀測到的降水持續(xù)性方面,存在很大的空間差異；(2)GCMs普遍低估了降水的持續(xù)性特征；(3)進(jìn)行嵌套偏差校正后的輸出結(jié)果,對降水持續(xù)性的模擬有了顯著改善。研究認(rèn)為,一方面,參數(shù)化方案的改進(jìn)、更精細(xì)的模式分辨率和驅(qū)動降水持續(xù)性的模式遙相關(guān)的改善可能對提高GCM降水低頻模擬能力至關(guān)重要；另一方面,GCM輸出結(jié)果的偏差校正技術(shù)的進(jìn)步和實施,能夠顯著改善降水低頻變化的模擬。

利用區(qū)域氣候模式對留尼汪島降水進(jìn)行高分辨率分區(qū)——Regionalizing rainfall at very high resolution over La Réunion island using a regional climate model. Monthly Weather Review, 2014, in press.

區(qū)域氣候模式(RCMs)將大尺度氣候信息降尺度到局地尺度時,可能會受到地表條件的強(qiáng)烈影響。法國留尼汪大學(xué)的Morel等以位于印度洋西南的留尼汪島為例,評價了WRF RCM從日到季節(jié)尺度以及年與年之間的對留尼汪島降水變化的高分辨率(680m)分區(qū)能力。留尼汪島地形復(fù)雜,氣流上升運(yùn)動異常激烈,大尺度大氣環(huán)流系統(tǒng),如熱帶氣旋(TC),可能對當(dāng)?shù)氐慕涤旮窬志哂蟹糯笮?yīng),只有由大尺度強(qiáng)迫并融合了小尺度過程的非常高分辨率的RCM,才可能適于模擬這種效應(yīng)。研究選取了兩個雨季(11—4月)：2000—2001年(異常干旱)和2004—2005年(異常濕潤)。利用回歸—克里格(RK)方法將雨量站觀測數(shù)據(jù)插值到WRF格點上,然后和WRF模擬的降水進(jìn)行比較。RK避免了站點到格點的比較問題,但會受到取樣不完善的影響,因此其插值質(zhì)量需要進(jìn)行檢驗。WRF模擬的季節(jié)降水量和觀測具有較好的一致性；然而在季節(jié)內(nèi)和日時間尺度上,二者差異比較明顯。這些差異看起來不能被觀測站點稀疏、RK質(zhì)量更不確定來解釋,因為在Piton de la Fournaise火山的東坡,WRF的模擬結(jié)果甚至比RK插值更接近觀測值。而對于2001年1月6日伴隨于熱帶氣旋Ando產(chǎn)生的強(qiáng)降水,WRF和RK的分歧較弱,顯示了WRF在極端事件期間的降水分區(qū)能力。

數(shù)值天氣預(yù)報在對流降水臨近預(yù)報中的應(yīng)用：近來的進(jìn)展與挑戰(zhàn)——Use of NWP for nowcasting convective precipitation: recent progress and challenges. Bulletin of the American Meteorological Society, 2014, Vol. 95, No. 3.

傳統(tǒng)意義上,降水臨近預(yù)報能力的提高很大程度上借助于觀測的外推,特別是雷達(dá)回波。近年來,傳統(tǒng)外推和高分辨率數(shù)值天氣預(yù)報(NWP)技術(shù)的混合在臨近預(yù)報領(lǐng)域受到越來越多的歡迎,這也給NWP群體帶來了更多挑戰(zhàn),因為高分辨率NWP的臨近預(yù)報對初始條件及其質(zhì)量的要求要高于長期NWP。近年來,得益于計算資源的增加、高分辨率數(shù)據(jù)同化技術(shù)的進(jìn)步、顯式對流數(shù)值模擬的改善,NWP在臨近預(yù)報領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)取得了很大進(jìn)展。NCAR的孫娟珍等總結(jié)了這些進(jìn)展,并從降水系統(tǒng)的可預(yù)測性、改進(jìn)中尺度觀測網(wǎng)絡(luò)的必要性和快速更新NWP和數(shù)據(jù)同化系統(tǒng)的改進(jìn)等幾個方面討論了下一步的挑戰(zhàn)。

氣候變暖背景下全球氣候類型地理分布的時空變化——Spatiotemporal change in geographical distribution of global climate types in the context of climate warming. Climate Dynamics, 2014, in press.

全球氣候分區(qū)是了解世界各地氣候特征的重要方式。氣候變暖背景下,全球氣候類型的地理分布會發(fā)生怎樣的變動是一個重要問題。世界通用的氣候分類法是柯本(K?ppen)分類法,由于柯本分類法比較主觀并且還考慮了植被分布等原因,故柯本分類法在研究氣候區(qū)變動時有一定的局限性。為此,中科院大氣物理所的張先亮等基于CRU TS 3.1數(shù)據(jù)集中1901—2009年的全球陸地氣候數(shù)據(jù),利用K均值聚類方法研究了氣候變暖背景下全球氣候區(qū)分布的變動,并與柯本分類法進(jìn)行了對比。研究發(fā)現(xiàn),兩種方法得到的氣候類型的總體分布基本一致。并且,聚類方法劃分出的氣候類型和它們對應(yīng)的植被類型的分布也基本吻合。因此,在劃分世界氣候類型時,聚類方法可作為柯本分類法的一種替換,但聚類方法的優(yōu)勢在于它是一種客觀分類法,而且不用像柯本方法那樣將植被分布作為參考信息。研究還分析了每隔25年全球氣候類型地理分布的時空變化,并用kappa值檢驗了不同時段之間的空間一致性。總的來說,盡管近百年間全球溫度有一個明顯的增長趨勢,但氣候類型的總體分布沒有大的變化。不過,南美洲和非洲的氣候類型分布卻出現(xiàn)了一些明顯變化。在南美洲,熱帶雨林氣候和冬季干旱的熱帶草原氣候的分布發(fā)生了大面積的變動。在非洲,

熱帶雨林氣候、夏季干旱的熱帶草原氣候、冬季干旱的熱帶草原氣候、草原氣候和沙漠氣候都發(fā)生了大的變化。概況而言,在世界各個氣候類型中,熱帶雨林氣候、熱帶季風(fēng)氣候、草原氣候、沙漠氣候、和苔原氣候的地理分布容易發(fā)生變動,尤其是在氣候變化比較明顯的1976—2009年。

1900—2006年中國溫度距平序列的新估算和不確定性評價——A new estimate of the China temperature anomaly series and uncertainty assessment in 1900–2006. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 2014, Vol. 119, No. 1.

盡管上個世紀(jì)的全球氣候變暖已經(jīng)被充分認(rèn)識到,但在氣候變暖的地區(qū),如中國,限于早期有限的觀測,對過去百年來氣候變暖幅度的認(rèn)識仍然存在一些不確定性。不同研究組已經(jīng)獨(dú)立開發(fā)了幾套中國20世紀(jì)的溫度距平序列,其中的不確定性主要來自于1950年以前稀疏的觀測。為減小這些不確定性,中科院地理所的王勁峰等將兩種新穎獨(dú)特的適用于一個空間異質(zhì)面上不同樣本情形的統(tǒng)計方法相結(jié)合,估算了中國的年平均溫度距平。這兩種方法分別被稱作B-SHADE和MSN,B-SHADE能夠彌補(bǔ)小的和具有潛在偏差的樣本, MSN方法能夠考慮到空間相關(guān)和異質(zhì)性問題。研究發(fā)現(xiàn),1900—1999年間,BSHADE-MSN估算的結(jié)果為溫度上升了0.8℃(95%置信區(qū)間, 0.41～1.18℃),這顯著低于氣候距平方法和塊克里格法計算的溫度上升值。同現(xiàn)有其他研究相比,新的溫度距平序列顯示出1950年以前的中國存在輕微的變暖。迄今為止,對于1950年以后的變化,所有適用的方法都顯示出了較好的一致性,1950年以后有足夠的站點計算溫度距平序列。交叉驗證表明,同本研究中評估的其他方法相比,新的區(qū)域平均氣溫距平系列產(chǎn)品具有更小的估計誤差方差和更高的精度。

氣候內(nèi)部變率和強(qiáng)迫氣候變化之間的可能交互——On the possible interaction between internal climate variability and forced climate change. Geophysical Research Letters, 2014, Vol. 41, No. 8.

最近十幾年來,全球變暖速率有所放緩,這也被稱作全球變暖間隙,無論如何,這并不意味著人為溫室氣體強(qiáng)迫及其對氣候變化造成的影響(Forced climate change, FCC)出現(xiàn)了間斷。佛羅里達(dá)州立大學(xué)的呂建華等指出,無論是大西洋數(shù)十年振蕩(AMV)還是太平洋年代際振蕩(PDO),可能都會導(dǎo)致全球平均地表氣溫(SAT)的波動,從而引起SAT在年代際時間尺度上的交替的正/負(fù)趨勢。然而,平均狀態(tài)下,由溫室氣體強(qiáng)迫導(dǎo)致的SAT變化并不依賴于AMV和PDO的不同階段,這暗示了FCC和氣候內(nèi)部變率可能會線性疊加,導(dǎo)致了目前觀測到的全球平均SAT瞬態(tài)。不過,另一方面,瞬態(tài)FCC的區(qū)域格局取決于內(nèi)部變率的不同階段,因為大氣和海洋環(huán)流可能會受到氣候內(nèi)部變率的不同階段的影響。研究結(jié)果表明,氣候內(nèi)部變率和FCC的空間格局之間存在雙向互動。

利用基于遙感的植被物候和生產(chǎn)力評估1999—2010年間歐洲的生態(tài)系統(tǒng)干旱足跡——Drought footprint on European ecosystems between 1999 and 2010 assessed by remotely sensed vegetation phenology and productivity. Global Change Biology, 2014, Vol. 20, No. 2.

干旱災(zāi)害對人類的影響不亞于其他任何自然災(zāi)害,但是目前對生態(tài)系統(tǒng)是如何應(yīng)對干旱的理解依然甚少。就此,歐盟委員會聯(lián)合研究中心下屬的環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展研究所的Ivits等分析了歐洲主要的生物氣候帶在1999—2010年間植被物候和生產(chǎn)力變化與干旱格局時空變化的聯(lián)系。本研究選取了標(biāo)準(zhǔn)化降水蒸散指數(shù)(Standardized precipitation evapotranspiration index,SPEI)反映干旱,生長季長度和植被生產(chǎn)力的變化源于基于遙感的歸一化植被指數(shù)(NDVI)序列?；趯Ω珊禃r空變異的主成分分析,識別出了歐洲1999—2010年間4大主要的干旱事件。對應(yīng)的分析顯示,在大陸尺度上,植被生產(chǎn)力和物候?qū)Ω珊凳录牟煌憫?yīng),主要與生態(tài)系統(tǒng)和土地覆蓋有關(guān)。其中,北歐和地中海生態(tài)系統(tǒng)的植被物候和生產(chǎn)力對干旱的脅迫更具耐性；而干旱情形下,西大西洋地區(qū)和東歐的植被生產(chǎn)力下降明顯,植物生長季也明顯縮短,表明這些生態(tài)系統(tǒng)不能很好的緩沖干旱的影響。從氣候變化角度而言,干旱發(fā)生頻率和強(qiáng)度的增加可能會對這些生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生較大影響,從而應(yīng)強(qiáng)化這些地區(qū)的管理和適應(yīng)策略。

北半球森林生長對干旱時間尺度的多樣性響應(yīng)——Diverse responses of forest growth to drought time-scales in the Northern Hemisphere. Global Ecology and Biogeography, 2014, in press.

西班牙Pirenaico生態(tài)研究所的Vicente-Serrano等使用氣候干旱指數(shù)SPEI和1657個站點(主要位于北美和歐洲)的樹木年輪數(shù)據(jù),分析了北半球樹木生長對不同時間尺度干旱的響應(yīng),以確定植被對干旱的響應(yīng)格局是否受到了不同氣候和森林特征的驅(qū)動。研究使用相關(guān)分析量化了樹木生長對不同時間尺度干旱的響應(yīng),然后,使用主成分分析(PCA)對相關(guān)分析的結(jié)果進(jìn)行了總結(jié),使用預(yù)測判別分析(PDA)估計了不同環(huán)境因素的貢獻(xiàn)。結(jié)果顯示,不同森林類型的樹木生長對干旱的響應(yīng)存在明顯差異：(1)在半干旱地區(qū),森林主要響應(yīng)于長時間尺度的干旱；(2)半濕潤條件下,森林主要響應(yīng)于中—長時間尺度干旱；(3)在潮濕(非常潮濕的地區(qū)除外)、寒冷地區(qū),森林對短期干旱的響應(yīng)尤為明顯。