編輯選編

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“青藏高原環(huán)境變化”專題——《科學(xué)通報》2015年第60卷第32期

《青藏高原環(huán)境變化科學(xué)評估報告》是一個集科學(xué)、政府、用戶3個層面為一體的多方共同努力的成果，是一個集中反映青藏高原環(huán)境變化多年科學(xué)研究和社會實踐的系統(tǒng)總結(jié)成果，是一個為科學(xué)研究服務(wù)、為政策制定服務(wù)、為社會發(fā)展服務(wù)的公共產(chǎn)品。本期《科學(xué)通報》，以五篇“青藏高原環(huán)境變化”專題論文展示該報告的部分成果。

其中，陳德亮等基于環(huán)境代用指標(biāo)、觀測數(shù)據(jù)和相關(guān)統(tǒng)計資料，從氣候、水體、生態(tài)系統(tǒng)、陸表環(huán)境、人類活動影響和災(zāi)害風(fēng)險6個方面，采用溫度、降水、冰川、積雪、湖泊等26項指標(biāo)內(nèi)容，歸納了冷/暖、干/濕等60項指標(biāo)特征，揭示了青藏高原過去2000年和現(xiàn)代環(huán)境變化的基本事實，重點評估了環(huán)境變化和人類活動影響，同時預(yù)估了未來100年環(huán)境的不同情景。文章所用資料全部來自公開發(fā)表的科學(xué)文獻(xiàn)和省部級及以上的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，是首次青藏高原環(huán)境變化科學(xué)評估的簡要版本，體現(xiàn)了《青藏高原環(huán)境變化科學(xué)評估報告》的基本框架、指標(biāo)體系和主要結(jié)論，反映了當(dāng)今科學(xué)界對青藏高原環(huán)境變化的科學(xué)認(rèn)知水平。

張人禾等回顧了21世紀(jì)青藏高原區(qū)域多種氣候和環(huán)境要素變化預(yù)估研究的進(jìn)展，包括氣溫、降水、極端天氣氣候事件、凍土、積雪、冰川、徑流和植被等，預(yù)估結(jié)果主要來自于SRES和RCP情景下氣候模式的預(yù)估以及物理統(tǒng)計模型的預(yù)估。結(jié)果表明，未來青藏高原地面氣溫將升高，21世紀(jì)后期增溫更顯著?？傮w來說21世紀(jì)高原降水以增加為主，極端天氣氣候事件增加。高原未來凍土面積縮小，凍土活動層厚度增加，積雪日數(shù)和積雪深度減少，冰川將以退縮為主。徑流的未來變化較復(fù)雜，不同流域之間的差異較大，徑流在不同流域表現(xiàn)為增加和減少并存。青藏高原植被對氣候變化的響應(yīng)敏感而脆弱，21世紀(jì)中后期青藏高原的生長季長度增加，常綠林/森林出現(xiàn)在高原東部和南部，灌叢植被類型將會擴(kuò)展并入侵高寒草原。根據(jù)已有的研究結(jié)果，文章對這些氣候與環(huán)境要素在21世紀(jì)中期（2030—2050年）和后期（2080—2100年）的變化進(jìn)行了綜合集成，給出了它們在21世紀(jì)中期和后期的可能變化范圍。

崔鵬等基于青藏高原與氣候變化相關(guān)的地表自然災(zāi)害（滑坡、泥石流、山洪、干旱、雪災(zāi)）的孕災(zāi)和成災(zāi)特點，遴選出不同類型災(zāi)害的危險性評估指標(biāo)，進(jìn)行災(zāi)害危險性評估；依據(jù)對承災(zāi)體的危害程度和方式，分別針對山地災(zāi)害（滑坡、泥石流、山洪）和氣象災(zāi)害（干旱和雪災(zāi)）進(jìn)行區(qū)域易損性評估；對危險度和易損度評估值進(jìn)行歸一化處理，完成災(zāi)害綜合風(fēng)險評估。評估結(jié)果表明：高度風(fēng)險區(qū)主要位于青藏高原西部和南部邊緣地區(qū)，占20.55%，包括川西高原和藏東南；中度風(fēng)險區(qū)主要位于青藏高原中南部、中西部以及東北部地區(qū)，占30.26%，包括西藏南部、青海北部以及四川西北部地區(qū)；低度風(fēng)險區(qū)主要位于青藏高原中部地區(qū)，占37.64%，包括西藏中北部與青海西南部地區(qū)；微度風(fēng)險區(qū)主要位于青藏高原北部與西北部，占11.55%，包括西藏北部與新疆南部地區(qū)。最后，分析了當(dāng)前防災(zāi)減災(zāi)存在的問題，并提出相應(yīng)的減災(zāi)對策。

氣溶膠與東亞季風(fēng)相互影響的研究進(jìn)展——《中國科學(xué)：地球科學(xué)》2015年第45卷第11期

中國科學(xué)院地學(xué)部在第33次科學(xué)與技術(shù)前沿論壇對氣溶膠與季風(fēng)相互作用進(jìn)行了深入討論和評估。吳國雄等綜述了在此次論壇上所報告的國際和中國氣溶膠與東亞季風(fēng)相互作用有關(guān)的研究進(jìn)展。研究表明：1）東亞季風(fēng)能影響氣溶膠的輸送，特別是可以為由氣溶膠引起的持續(xù)性強霧-霾天氣過程的生成和發(fā)展提供適宜的大氣環(huán)流背景場，東亞季風(fēng)還在季節(jié)、年際、年代際等多時間尺度上影響氣溶膠的輸送和空間分布特征，季風(fēng)區(qū)域的高水汽特征還可能影響氣溶膠的光學(xué)及輻射效應(yīng)；2）已有證據(jù)表明氣溶膠對于中國部分區(qū)域云的物理特征和降水有明顯影響，在東南沿海地區(qū)，增加氣溶膠的含量可能會抑制輕型和中度降水，對強降水可能有強化作用，但是此問題極為復(fù)雜，值得深入研究；3）東亞夏季風(fēng)活動的年際變化對中國區(qū)域氣溶膠濃度和空間分布有明顯影響，而且近幾十年季風(fēng)的減弱很可能利于區(qū)域氣溶膠濃度增加。同時期，中國大氣污染排放量的顯著增加很可能減小了海陸溫差和緯向差異，也不利于季風(fēng)的增強。此外，文章對未來加強季風(fēng)與氣溶膠相互作用的研究給出了部分參考建議，還指出氣溶膠對于東亞季風(fēng)環(huán)流影響研究的不確定性。

數(shù)值天氣預(yù)報中分析同化基本方法的歷史發(fā)展脈絡(luò)和評述——《氣象》2015年第41卷第8期

數(shù)值天氣預(yù)報中分析同化的基本方法先后經(jīng)歷了多項式函數(shù)擬合方法、逐步訂正方法、最優(yōu)插值方法、變分方法和集合卡爾曼濾波方法。朱國富首先根據(jù)相關(guān)的經(jīng)典文獻(xiàn)力求本色地介紹這些方法的基本思想和實施的具體要點；然后，著重于它們的上下承接關(guān)系，試圖闡述同化的歷史發(fā)展脈絡(luò)，評述這些方法的顯著特征和創(chuàng)新性，以期清晰地理解資料同化的循序漸進(jìn)的內(nèi)在發(fā)展邏輯。此外，從起源上闡明“主觀分析”與“客觀分析”、“初猜場”與“背景場”、“分析”與“同化”、以及“更新”、“新息”等基本概念，以期準(zhǔn)確地

理解和把握“大氣資料同化”的由來和內(nèi)涵。

登陸臺風(fēng)精細(xì)結(jié)構(gòu)的觀測、預(yù)報與影響評估——《地球科學(xué)進(jìn)展》2015年第30卷第8期

端義宏等撰文介紹了2015年立項的國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃（973計劃）項目“登陸臺風(fēng)精細(xì)結(jié)構(gòu)的觀測、預(yù)報與影響評估”。項目將通過進(jìn)行登陸臺風(fēng)精細(xì)結(jié)構(gòu)的野外科學(xué)試驗，開展登陸臺風(fēng)精細(xì)結(jié)構(gòu)的多源資料分析理論和方法研究，探索登陸臺風(fēng)精細(xì)化結(jié)構(gòu)演變規(guī)律及其對風(fēng)雨分布的影響機理，發(fā)展高分辨率臺風(fēng)數(shù)值預(yù)報模式關(guān)鍵技術(shù)，開展臺風(fēng)災(zāi)害影響（預(yù)）評估方法研究等，揭示環(huán)境因子及其自身內(nèi)部的多尺度系統(tǒng)相互作用如何影響登陸臺風(fēng)精細(xì)化結(jié)構(gòu)的演變，以及精細(xì)結(jié)構(gòu)的演變?nèi)绾斡绊懪_風(fēng)風(fēng)雨強度和分布，力爭提高登陸臺風(fēng)精細(xì)結(jié)構(gòu)的模擬、預(yù)報和影響評估能力。

華北地區(qū)水位下降是否會減緩氣溫上升——《地球物理學(xué)報》2015年第58卷第10期

華北地區(qū)由于長期持續(xù)的地下水過量開采，導(dǎo)致了大面積地下水位大幅下降，引發(fā)地面塌陷、地下水質(zhì)污染等一系列地質(zhì)環(huán)境問題，這些現(xiàn)象早已為人們所熟知和關(guān)注。然而地下水位下降還會造成百米量級淺部地溫及其梯度的變化，因此即使來自地球深部的大地?zé)崃髅芏葲]有變化，年度平均的從表淺部位通過地表實際傳導(dǎo)進(jìn)入大氣的熱流密度會減小，這是中外文獻(xiàn)中尚未見討論過的問題。尹鳳玲等通過數(shù)值模擬發(fā)現(xiàn)假定在大地?zé)崃髅芏炔蛔兊臈l件下，華北數(shù)萬平方千米地下水位下降會造成百米尺度內(nèi)的地溫降低，從而傳入大氣的熱流密度降低40%以上，且會持續(xù)數(shù)百年以上的時間。這種長時間大范圍的傳導(dǎo)入大氣的熱流密度變化對環(huán)境會造成什么影響是一個十分值得關(guān)注的問題。這一預(yù)測在一定程度上得到了氣象站地溫觀測數(shù)據(jù)的支持，但由于目前氣象觀測站只有3.2m深度范圍內(nèi)的地溫資料，累計不超過五六十年，中間還有10余年的間斷，而且表淺深度地溫受地表多種因素的影響也較大，這些資料難以對我們關(guān)心的地下水位下降引起流入大氣的熱流密度變化這一問題提供直接確鑿的數(shù)據(jù)來進(jìn)行分析，因此今后有必要開展對地下數(shù)十乃至數(shù)百米地溫進(jìn)行持續(xù)精確的監(jiān)測工作。

中國平均降水和極端降水對氣候變暖的響應(yīng)：CMIP5模式模擬評估和預(yù)估——《地球物理學(xué)報》2015年第58卷第9期

吳佳等基于24個CMIP5全球耦合模式模擬結(jié)果，分析了中國區(qū)域年平均降水和ETCCDI強降水量（R95p）、極端強降水量（R99p）對增暖的響應(yīng)。定量分析結(jié)果顯示，CMIP5集合模擬的當(dāng)代中國區(qū)域平均降水對增溫的響應(yīng)較觀測偏弱，而極端降水的響應(yīng)則偏強。對各子區(qū)域氣溫與平均降水、極端降水的關(guān)系均有一定的模擬能力，并且極端降水的模擬好于平均降水。在RCP4.5和RCP8.5情景下，隨著氣溫的升高，中國區(qū)域平均降水和極端降水均呈現(xiàn)一致增加的趨勢，中國區(qū)域平均氣溫每升高1℃，平均降水增加的百分率分別為3.5%和2.4%，R95p增加百分率為11.9%和11.0%，R99p更加敏感，分別增加21.6%和22.4%。就各分區(qū)來看，當(dāng)代的區(qū)域性差異較大，未來則普遍增強，并且區(qū)域性差異減小，在持續(xù)增暖背景下，中國及各分區(qū)極端降水對增暖的響應(yīng)比平均降水更強，并且越強的極端降水敏感性越大。未來北方地區(qū)平均降水對增暖的響應(yīng)比南方地區(qū)的要大，青藏高原和西南地區(qū)的R95p和R99p增加最顯著，表明未來這些區(qū)域發(fā)生暴雨和洪澇的風(fēng)險將增大。

大氣甲烷濃度變化的源匯因素模擬研究進(jìn)展——《地球科學(xué)進(jìn)展》2015年第30卷第7期

魯易等從甲烷大氣化學(xué)過程、傳輸模式和反向模擬機理等方面綜述了大氣甲烷濃度變化及其源匯研究的主要進(jìn)展及存在的問題?；跀?shù)據(jù)同化算法的反向模擬能有效降低全球及國家尺度甲烷排放估計的不確定性。但在具體的算法實施中，先驗的甲烷排放估計和地面站大氣甲烷濃度測定的不確定性量化仍然主要是經(jīng)驗性的，缺乏嚴(yán)格和系統(tǒng)性的量化算法。相對于有限的地面站測定，基于衛(wèi)星平臺的大氣甲烷濃度變化監(jiān)測數(shù)據(jù)極大地提高了數(shù)據(jù)的空間覆蓋度，進(jìn)一步促進(jìn)了反向模擬的應(yīng)用。當(dāng)前的反向模擬研究在全球尺度上確認(rèn)了自然濕地甲烷排放對大氣甲烷濃度年際波動的決定性作用；在國家尺度上，反向模擬在國家溫室氣體清單的“可核查”方面也有廣泛的應(yīng)用前景。

氣候容量及其對氣候安全風(fēng)險管理的作用——《地球科學(xué)進(jìn)展》2015年第30卷第6期

全球氣候安全問題已經(jīng)日益突顯，為了開展氣候安全風(fēng)險管理，國內(nèi)學(xué)術(shù)界最近提出了氣候容量的概念。然而，目前對氣候容量的科學(xué)認(rèn)識十分有限，甚至還沒有比較統(tǒng)一的科學(xué)定義，對如何通過氣候容量評價開展氣候安全風(fēng)險管理也沒有明確的技術(shù)思路。張強等在歸納總結(jié)以往研究的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步討論了氣候容量及其對氣候安全風(fēng)險管理的作用，對氣候容量給出了更加科學(xué)的定義和合理的詮釋，并且分析了氣候容量的科學(xué)屬性和基本特征，探討了全球氣候安全風(fēng)險的總體趨勢，提出了利用氣候容量的杠桿作用提升氣候安全風(fēng)險管理和氣候資源開發(fā)利用水平的初步思路。

雷達(dá)觀測到的湖體對流在登陸和地形抬升期間的演變——The evolution of lake-effect convection during landfall and orographic uplift as observed by profiling radars. Monthly Weather Review, Vol. 143, No. 11.

安大略湖東部地區(qū)是北美東部最大季節(jié)性降雪多發(fā)的區(qū)域之一，其中，又以安大略湖下風(fēng)處（東岸）約30km的Tug Hill高原（海拔600m）的降雪量為最。在Tug Hill高原，湖體對流效應(yīng)受到了伴隨著登陸和地形抬升的中尺度強迫的影響。美國紐約州立大學(xué)奧爾巴尼分校的Minder等使用安大略湖冬季湖體效應(yīng)系統(tǒng)試驗的雷達(dá)數(shù)據(jù)，分析了導(dǎo)致Tug Hill高原強降雪的湖體對流的內(nèi)陸演變特征。從安大略湖岸到Tug Hill，沿一線設(shè)置了四部K波段微型降雨雷達(dá)（MRR），并使用一部X波段雷達(dá)（XPR）進(jìn)行了附加觀測。分析對象為發(fā)生在Tug Hill高原的一次強烈的湖體效應(yīng)降雪，等量液態(tài)降水（LPE）為6.4cm。這次事件表現(xiàn)出強烈的內(nèi)陸增強特征，在15km的水平距離內(nèi)，LPE增加了1.9倍。MRR譜揭示此內(nèi)陸增強不是由于湖對流深度或強度的增加。隨著內(nèi)陸距離的增加，回波從對流向?qū)訝钚螒B(tài)轉(zhuǎn)變，同時變得沒那么強烈，過渡更均勻、更頻繁。回波頻率的內(nèi)陸增強（可能是地形強迫）對降雪增強有所貢獻(xiàn)。XPR觀測重現(xiàn)了MRR所探測到的基本的垂直結(jié)構(gòu)，同時也體現(xiàn)出海拔低于 600m的Tug Hill迎風(fēng)坡的降雪受到了抑制，這可能伴隨于云升華或水凝物平流?；?9 次事件的統(tǒng)計也表明，以上所述的對流內(nèi)陸演化是安大略湖東部湖體效應(yīng)風(fēng)暴的常見特征。

1997年7月Oder洪水期間土壤濕度在產(chǎn)生強降水中的角色——On the role of soil moisture in the generation of heavy rainfall during the Oder flood event in July 1997. Tellus A, 2015, Vol. 67.

土壤濕度—大氣反饋在世界許多區(qū)域的氣候中都扮演了重要的角色，這不僅表現(xiàn)在平均氣候態(tài)，也表現(xiàn)在極端事件上。一些研究已經(jīng)出示干旱和熱浪的強度和幅度受到了干/濕（土壤濕度）條件的顯著影響。然而目前很少有研究關(guān)注土壤濕度對強降水事件的影響。為此，德國亥姆霍茲聯(lián)合會海岸研究所的Ho-Hagemann等以1997年7月Oder洪水事件為例，研究了土壤濕度在強降水形成中的角色。研究使用了區(qū)域氣候模式COSMO-CLM（作為一個非耦合的standalone模式）和耦合系統(tǒng)模式COSTRICE，在后者中，COSMOCLM和海洋（TRIMNP）、海冰模式（CICE）進(jìn)行了耦合，耦合區(qū)域為波羅的海和北海。模擬結(jié)果顯示，耦合模式能夠捕捉到導(dǎo)致Oder洪水的強降水的第二階段（7月18—20日），而非耦合模式不能。敏感試驗表明，耦合模式的較好表現(xiàn)歸因于模擬的1997年7月中歐的土壤濕度條件，耦合模式中的土壤濕度要大于非耦合模式。這個發(fā)現(xiàn)說明強降水事件之前的土壤濕度顯著影響了第二階段強降水的生成。較好的模擬效果也暗示了大氣—海洋耦合有助于特定極端事件的模擬。不過，沒有哪個版本（無論耦合或不耦合）能捕捉到降水的第一階段（7月4—8日），盡管土壤濕度條件的不同，這表明土壤濕度對強降水產(chǎn)生的重要性強烈依賴于事件本身和有關(guān)的大氣環(huán)流型式。

全球氣候模式在模擬全球氣候類型地理分布時的缺陷——Deficiencies in the simulation of the geographic distribution of climate types by global climate models. Climate Dynamics, 2015, in press.

評估全球氣候模式可以反映全球氣候模式對現(xiàn)實氣候的模擬能力。一般來說，相關(guān)系數(shù)、偏差和標(biāo)準(zhǔn)誤等指標(biāo)可以用來評估全球氣候模式對單個變量的模擬能力。然而，這些指標(biāo)不能評估同一模式對不同變量的協(xié)同模擬能力。基于不同變量劃分的氣候類型的分布，可以反映不同變量協(xié)同變化的空間屬性。另外，氣候類型的分布同陸地生物圈及其分布具有緊密的聯(lián)系。通過全球氣候模式模擬的全球氣候類型的分布可以預(yù)測未來陸地生物圈的有關(guān)變化。為此，沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)的張先亮等評估了CMIP5中9個全球氣候模式對全球氣候類型的模擬能力。結(jié)果表明，基于全球氣候模式模擬的變量劃分出的全球氣候區(qū)，在很大面積上和實際的氣候區(qū)的分布不同。對于多數(shù)模式的結(jié)果，分布到錯誤氣候區(qū)的區(qū)域占陸地總面積的30%～50%。另外，基于模式模擬結(jié)果得到的氣候區(qū)變動和實際氣候區(qū)的變動也有很大的差別。氣候區(qū)變動的區(qū)域及氣候區(qū)變動的面積都不能很好的通過模式模擬得到。因此，全球氣候模式的模擬結(jié)果不能很好地反映全球氣候區(qū)的分布以及氣候區(qū)的變動狀況，這表明全球氣候模式的空間模擬能力還需要進(jìn)行改善。

1998—2012年全球變暖停滯中的歐亞冬季變冷——Eurasian winter cooling in the warming hiatus of 1998-2012. Geophysical Research Letters, 2015, Vol. 42, No. 19.

使用5種不同的全球溫度數(shù)據(jù)集，德國漢堡大學(xué)的Li等分析了不同緯度帶地表溫度趨勢對近期變暖“停滯”（hiatus）的相對貢獻(xiàn)幅度。研究認(rèn)為，1998—2012年的全球平均地表溫度趨勢受到了歐亞明顯的冬季變冷趨勢的強烈影響。為尋找這種冬季變冷趨勢的驅(qū)動因素，研究利用ECHAM6模式，設(shè)置了3種不同的海表溫度和海冰方案，對每一種設(shè)置，進(jìn)行了20個成員的集成模擬。試驗表明，過去幾十年間，北極海冰的減少并沒有驅(qū)動北半球大尺度環(huán)流的系統(tǒng)變化。觀測到的1998—2012年歐亞冬季變冷趨勢基本上源自大氣內(nèi)部變率，并構(gòu)成了一種極端氣候事件。不過，觀察到的北極海冰減少增強了歐亞大陸冬季氣候的變化，從而增加了極端歐亞冬季變冷趨勢的概率。

京津唐區(qū)域城市擴(kuò)張對地表溫度的累積影響——The cumulative effects of urban expansion on land surface temperatures in metropolitan Jingjintang, China. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 2015, Vol. 120.

快速城市化進(jìn)程已經(jīng)導(dǎo)致許多農(nóng)田和自然植被轉(zhuǎn)換成了不透水層，從而大幅改變和影響了地表特性和陸—氣交互過程。中科院遙感地球所的胡永紅等使用Landsat衛(wèi)星數(shù)據(jù)，分析了京津唐區(qū)域2001—2010年的城市化進(jìn)程。研究首先將基于Landsat的土地利用分類結(jié)果合成為1和10km兩種分辨率的柵格數(shù)據(jù)，并使用MODIS產(chǎn)品獲取了年和季節(jié)地表溫度數(shù)據(jù)（LST）。然后，使用滑動窗和梯度分析方法，檢測了城市用地和其他土地類型間的LST差異，以分析城市化水平對LST的影響。研究發(fā)現(xiàn)，2001—2010年，該區(qū)域的城市化范圍增加了1.6倍，其中新的城市化區(qū)域的45%是由耕地轉(zhuǎn)變而來。這使得京津唐區(qū)域的年平均LST增加了0.85±0.68℃，并且夏季的變暖幅度最大。在1km柵格內(nèi)，城市用地增加10%將使年LST增加約0.21℃。城市化導(dǎo)致的白天LST和夜晚LST的增加程度分別約為1.03±1.38℃和0.78±1.02℃。城市化引起的變暖趨勢存在明顯的季節(jié)和晝夜差異，而且變暖趨勢很有可能是由土地特性、輻射傳輸和人為熱釋放等因素的共同效應(yīng)所引起。

城市化對炎熱沙漠城市氣候的影響：土地覆蓋、局地氣候和季節(jié)特征的作用——Urban climate modifications in hot desert cities: The role of land cover, local climate, and seasonality. Geophysical Research Letters, 2015, in press.

溫帶區(qū)域的城市熱島效應(yīng)（UHI）已經(jīng)得到了研究者的廣泛關(guān)注。相比，對于炎熱、干旱環(huán)境下城市化對氣候的影響目前依然知之甚少，盡管這些地區(qū)的城市化進(jìn)程也在不斷加速中。為此，阿聯(lián)酋馬斯達(dá)爾科學(xué)技術(shù)研究院的Lazzarini等使用源自MODIS和Landsat遙感數(shù)據(jù)的地表溫度、歸一化植被指數(shù)、不透水層面積等資料，分析了位于中東、北非和北美的8個炎熱沙漠城市（阿布扎比、科威特市、利雅得、多哈、拉斯維加斯、菲尼克斯、比斯克拉、比卡內(nèi)爾）土地覆蓋和溫度之間的關(guān)系。研究發(fā)現(xiàn)，不同沙漠城市顯示出了相似的氣候格局：白天，城市區(qū)域的溫度要低于郊區(qū)（UCI，城市“涼島”）；夜晚，則相反（出現(xiàn)城市熱島效應(yīng)）。觀測到的白天城市“涼島”很大程度上可以用植被相對豐度、裸地比例和局地氣候條件來解釋，而調(diào)節(jié)干旱地區(qū)邊界層動態(tài)的物理過程需要進(jìn)一步的研究。

缺水氣候條件下的徑流減少與CO2對植被的影響相一致——Reduced streamflow in water-stressed climates consistent with CO2effects on vegetation. Nature Climate Change, 2015, in press.

全球環(huán)境變化影響著水資源的時空分布，但如何量化這種影響仍然存在挑戰(zhàn)。特別是，對于響應(yīng)于大氣CO2濃度增加的植被變化對水循環(huán)的影響，目前知之甚少。澳大利亞麥考瑞大學(xué)的Ukkola等使用基于遙感的歸一化植被指數(shù)（NDVI）和長期的水平衡蒸散（ET）數(shù)據(jù)，對190個基本未受人為干擾的流域進(jìn)行了分析，分析的時間段為1982—2010年，研究發(fā)現(xiàn)，過去30年間，植被受到水分限制的降水閾值顯著下降了，而半濕潤和半干旱流域的植被有所增加（greening），同時也消耗了更多的水，導(dǎo)致了徑流的顯著減少（24%～28%）。相比，干旱和濕潤區(qū)域NDVI和ET的變化并不顯著，其中，干旱區(qū)域高比例的C4植物可能導(dǎo)致CO2施肥效應(yīng)并不明顯。研究表明，植被水利用效率的增加以及缺水區(qū)域徑流的減少，可能使未來降水減少的問題變得更為復(fù)雜。

基于衛(wèi)星植被指數(shù)的地中海東部地區(qū)250m分辨率年蒸散產(chǎn)品——Annual evapotranspiration retrieved from satellite vegetation indices for the eastern Mediterranean at 250m spatial resolution. Atmospheric Chemistry and Physics, 2015, Vol. 15.

以色列巴伊蘭大學(xué)的Helman等利用衛(wèi)星植被指數(shù)建立了一個分辨率為250m的地中海東部地區(qū)蒸散量估算模型，該模型被稱為植被指數(shù)參數(shù)化估算蒸散模型（PaVI-E）。PaVI-E模型基于MODIS植被指數(shù)（歸一化植被指數(shù)NDVI和增強型植被指數(shù)EVI）與具有廣泛的植物功能型代表性的16個FLUXNET站點觀測的年總蒸散量之間的經(jīng)驗關(guān)系。研究首先分別建立了一年生植被系統(tǒng)（如農(nóng)田和草地）和一年生、多年生混合植被系統(tǒng)（如林地，森林，薩王納和灌叢）的經(jīng)驗關(guān)系。植被指數(shù)能夠解釋不同植被系統(tǒng)年蒸散量的大部分方差（一年生植被系統(tǒng)為71%，一年生、多年生混合植被系統(tǒng)為88%），但是在多變量回歸中增加地表溫度，或?qū)囟群途G度模型進(jìn)行修正都不會導(dǎo)致相關(guān)變得更好（p＞0.1）。建立經(jīng)驗關(guān)系后，PaVI-E被用來提取2000—2014年地中海東部地區(qū)的年蒸散量。模型估計的蒸散量與沿該地區(qū)降水梯度流域水分平衡計算出的年蒸散量相關(guān)系數(shù)非常高（R=0.92，p＜0.01）。同其他粗糙分辨率的ET產(chǎn)品相比，比如與目前兩種業(yè)務(wù)化的中等分辨率的ET產(chǎn)品——LSA-SAF MSG Eta（3.1km）和MODIS（MOD16，1km）在148個地中海東部流域相關(guān)系數(shù)分別高達(dá)0.75和0.77（p＜0.001），相對偏差為—5.2%～5.2%。由于目前缺乏針對地中海東部地區(qū)的高分辨率（＜1km）ET模型，本研究提出的模型將對該地區(qū)水文研究，以及管理該地區(qū)最寶貴的水資源非常有益。