編輯選編

編輯：張萌 侯美亭

土壤水分蒸發(fā)“機(jī)制”的起源——The origin of soil moisture evaporation“regimes”. Journal of Climate, 2019,in press.

蒸發(fā)在確定夏季陸表溫度變化方面起著極其重要的作用。觀測表明，蒸發(fā)與土壤水分之間的關(guān) 系通常符合Budyko（1961）的“兩機(jī)制”框架：即干燥氣候下，蒸發(fā)受到了可利用土壤水分的限制；濕潤氣候下，輻射限制了蒸發(fā)。因此，基于該框架，濕潤和干旱地區(qū)的氣候模式考慮了蒸發(fā)與土壤水分之間關(guān)系的不同參數(shù)化。美國華盛頓大學(xué)的Zeppetello等開發(fā)了簡單陸氣模式（SLAM）作為研究陸氣相互作用的工具，特別是針對夏季溫度變化。研究使用SLAM，表明蒸發(fā)和陸表溫度之間的負(fù)反饋產(chǎn)生了兩種表觀蒸發(fā)“機(jī)制”，并為蒸發(fā)冷卻異常提供了分析解決方案，證明了土壤濕度擾動的非線性影響。由于水汽壓虧缺的溫度依賴性，研究發(fā)現(xiàn)的反饋，對于濕潤和干旱陸表之間的轉(zhuǎn)換如何隨著氣候變暖而影響溫度變化具有重要意義。研究還闡明了陸表水分和輻射擾動對潛熱和顯熱通量以及陸表溫度變化的影響。

融雪和生長季中前期降水導(dǎo)致了快速變暖時(shí)段亞洲北方針葉林南部的樹木生長加快——Snowmelt and early to mid-growing season water availability augment tree growth during rapid warming in southern Asian boreal forests. Global Change Biology, 2019,in press.

東北地區(qū)是我國升溫最劇烈的地區(qū)之一。樟子松是我國東北地區(qū)重要的優(yōu)勢樹種之一。然而，東北南部的樟子松呈現(xiàn)逐漸衰退的趨勢。研究氣候變化下樟子松生長動態(tài)及其驅(qū)動機(jī)制是理解樟子松分布變動以及預(yù)測未來森林變動的重要基礎(chǔ)。為此，河北農(nóng)業(yè)大學(xué)的張先亮等通過樹木年輪采樣，系統(tǒng)分析了快速變暖背景下樟子松生長動態(tài)及其生長過程中水分來源的變化。研究發(fā)現(xiàn)，較高的溫度在未升溫時(shí)期（1958—1986年）對樟子松生長是負(fù)效應(yīng)，而在快速升溫時(shí)期（1987—2014年）是正效應(yīng)。傳統(tǒng)上認(rèn)為，升溫容易造成生理干旱，高溫對生長是負(fù)效應(yīng)，而未升溫時(shí)候，高溫減緩了低溫限制，對生長具有正效應(yīng)，但本研究推翻了這種觀點(diǎn)。這主要是由于水分條件的限制而引起的。生長季前期的水分供給對于樟子松生長至關(guān)重要。在未升溫時(shí)期，由于生長開始較晚，積雪融水已經(jīng)蒸發(fā)，樟子松生長無法利用積雪融水，而溫度升高導(dǎo)致生長季提前，樟子松生長在積雪融水未完全蒸發(fā)時(shí)期，從而使得樟子松生長可以利用積雪融水。因此，積雪融水在升溫階段成為生長季前期重要的水分來源。這種樹木生長過程中生態(tài)因子變化的復(fù)雜性增大了很多樹木生長預(yù)測模型的不確定性。

巴西東南部溫度趨勢的歸因分析——Attribution of detected temperature trends in southeast Brazil. Geophysical Research Letters, 2019, in press.

巴西東南部對巴西具有重要的經(jīng)濟(jì)意義，極易受到洪水和干旱等極端事件的影響，許多研究將這類事件與氣候變化引起的溫度升高聯(lián)系起來。巴西圣保羅大學(xué)的Abreu等使用一種新的檢測歸因方法（Ribes等，2017）、并采用全球耦合模式比較計(jì)劃第五階段（CMIP5）的模式模擬，發(fā)現(xiàn)這種升溫主要是由于溫室氣體造成。研究估算發(fā)現(xiàn)，溫室氣體對觀測到的1955—2004年的升溫趨勢（1.1 ℃）的貢獻(xiàn)為0.95～1.5 ℃。同時(shí)，自然和非溫室氣體人為強(qiáng)迫對該時(shí)段內(nèi)溫度變化的影響很小。研究進(jìn)一步使用集成地球系統(tǒng)模式評估了內(nèi)部變率、觀測誤差和模式誤差對氣溫變化的影響，發(fā)現(xiàn)大多數(shù)不確定性來自模式誤差。

使用空間功能程序填補(bǔ)衛(wèi)星圖像中的缺失數(shù)據(jù)并平滑異常數(shù)據(jù)——Filling missing data and smoothing altered data in satellite imagery with a spatial functional procedure. Stochastic Environmental Research and Risk Assessment, 2019, in press.

衛(wèi)星數(shù)據(jù)中通常存在異常值和缺失數(shù)據(jù)，這些往往是由大氣狀況或傳感器電子故障引起的，妨礙了基于遙感數(shù)據(jù)的正確監(jiān)測。為了避免遙感數(shù)據(jù)失真，西班牙Navarra公立大學(xué)的Militino等提出了一種稱為“空間功能預(yù)測”（spatial functional prediction，SFP）的程序。SFP程序包括以下內(nèi)容：1）匯總遙感數(shù)據(jù)，以減少丟失數(shù)據(jù)和/或異常值的數(shù)量；2）將圖像的時(shí)間序列分解為趨勢，季節(jié)和誤差分量；3）定義空間功能數(shù)據(jù)，并使用普通克里金法預(yù)測趨勢分量；4）將季節(jié)和誤差分量加回到預(yù)測的趨勢。SFP程序的優(yōu)點(diǎn)在以下案例中說明：在合成圖像的模擬研究中引入隨機(jī)異常值、隨機(jī)缺失數(shù)據(jù)以及兩者的混合和人為云場景，并使用真實(shí)云的日常圖像。研究使用這種方法分析了以下兩個(gè)遙感反演變量：2003—2016年西班牙北部地區(qū)的地表溫度（LST）和歸一化植被指數(shù)（NDVI）。使用均方根誤差（RMSE）檢查了SFP的性能，并與基于薄板樣條（TpsP）的預(yù)測值進(jìn)行了比較。研究發(fā)現(xiàn)，SFP比TpsP更簡單、更快，并且具有更小的RMSE值。

（以上由侯美亭選編）

支撐“未來地球”計(jì)劃的氣候變化科學(xué)前沿問題 ——《科學(xué)通報(bào)》2019年第64卷第19期

工業(yè)革命以來，化石燃料燃燒造成全球氣候變暖，導(dǎo)致冰川冰蓋消融和海平面上升。減少碳排放、減緩氣候變化是實(shí)現(xiàn)全球可持續(xù)發(fā)展所必須解決的問題，與此相關(guān)的政策和措施，事關(guān)全球環(huán)境保護(hù)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展之間的平衡，需要科學(xué)界、決策者、產(chǎn)業(yè)界相互溝通、通力協(xié)作、共同行動才能實(shí)現(xiàn)。“未來地球”計(jì)劃致力于通過加強(qiáng)自然科學(xué)和社會科學(xué)的溝通與合作，尋求和推廣增強(qiáng)全球可持續(xù)發(fā)展能力的理念。本期《科學(xué)通報(bào)》封面圖片展示了科學(xué)界、決策者和產(chǎn)業(yè)界在應(yīng)對氣候變化問題上的閉環(huán)式協(xié)作關(guān)系。科學(xué)界估算出溫控目標(biāo)所允許的碳排放空間，設(shè)計(jì)溫室氣體減排路徑供決策者參考。決策者據(jù)此出臺能源政策，推動產(chǎn)業(yè)界能源轉(zhuǎn)型，促進(jìn)綠色清潔能源技術(shù)開發(fā)。產(chǎn)業(yè)界向決策者提供碳排放清單，以評估政策的效果。同時(shí)，科學(xué)界加強(qiáng)科學(xué)普及工作，形成良好的社會輿論環(huán)境，保證新能源政策的順利實(shí)施，實(shí)現(xiàn)碳減排和控制溫升的目標(biāo)。周天軍等詳細(xì)介紹了支撐“未來地球”計(jì)劃的氣候變化科學(xué)前沿問題；效存德等就冰凍圈功能及其服務(wù)衰退的級聯(lián)風(fēng)險(xiǎn)、周原冰就全球能源互聯(lián)網(wǎng)及關(guān)鍵技術(shù)、翟盤茂等就氣候變化和城市可持續(xù)發(fā)展、鐘爽等就氣候變化的健康風(fēng)險(xiǎn)與衛(wèi)生應(yīng)對等方面問題進(jìn)行了詳盡闡述。

海洋對干旱半干旱區(qū)氣候變化的影響——《中國科學(xué)（地球科學(xué)）》2019年第49卷第6期

干旱半干旱區(qū)約占全球陸地總面積的41%，由于增溫顯著、降水稀少，導(dǎo)致生態(tài)脆弱、生存環(huán)境惡化，對全球氣候變化的響應(yīng)相對敏感。海洋作為地球氣候系統(tǒng)的重要調(diào)節(jié)器，在干旱半干旱區(qū)氣候變化過程中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用；尤其在現(xiàn)代氣候變化，海洋活動對干旱半干旱區(qū)氣候變率的影響不可忽視。管曉丹等回顧了近百年干旱半干旱地區(qū)的氣候變化特征，總結(jié)了海洋活動對其變化影響的研究進(jìn)展，重點(diǎn)歸納了太平洋年代際振蕩（PDO）、大西洋多年代際振蕩（AMO）以及El Ni?o和La Ni?a等對干旱半干旱地區(qū)氣候變化的影響；概述了不同海洋振蕩因子協(xié)同影響干旱半干旱氣候變化的機(jī)制。研究表明：全球干旱半干旱區(qū)在近百年來表現(xiàn)出顯著的強(qiáng)化增溫現(xiàn)象，呈現(xiàn)出明顯的年代際干濕變化特征；該變化特征與海洋年代際尺度振蕩因子有密切關(guān)系，由于海洋振蕩因子的不同位相組合顯著改變海陸熱力差，進(jìn)而影響西風(fēng)急流、行星波及阻塞頻率，導(dǎo)致干旱半干旱區(qū)溫度及干濕特征發(fā)生改變。隨著干旱半干旱地區(qū)氣候變化的加劇，未來的海洋活動變化對其影響將出現(xiàn)新的特征，這將增加干旱半干旱地區(qū)未來氣候變化的不確定性，加劇干旱半干旱區(qū)對全球氣候的影響。

極端天氣的數(shù)值模式集合預(yù)報(bào)研究進(jìn)展——《地球科學(xué)進(jìn)展》2019年第34卷第7期

在氣候變化背景下，極端天氣事件（暴雨、高溫?zé)崂撕偷蜏乩浜Φ龋┌l(fā)生頻次有不同程度增加的趨勢，由極端事件造成的氣象災(zāi)害也呈現(xiàn)增多趨勢，因此開展極端天氣的預(yù)報(bào)研究尤為重要。高麗等系統(tǒng)性回顧了極端天氣預(yù)報(bào)的主要方法、數(shù)值模式集合天氣預(yù)報(bào)發(fā)展現(xiàn)狀及其在極端天氣預(yù)報(bào)中的應(yīng)用情況以及集合概率預(yù)報(bào)的訂正方法研究進(jìn)展。目前，極端天氣的預(yù)報(bào)以動力數(shù)值模式方法為主導(dǎo)，即以集合概率預(yù)報(bào)信息為主要依據(jù)的動力預(yù)報(bào)方法成為當(dāng)前國際上極端天氣業(yè)務(wù)預(yù)報(bào)的主流方法?；跀?shù)值模式集合預(yù)報(bào)的極端天氣預(yù)報(bào)應(yīng)用和依靠概率預(yù)報(bào)偏差訂正來改進(jìn)極端預(yù)報(bào)，是當(dāng)前該領(lǐng)域研究的重要發(fā)展方向。在全面回顧的基礎(chǔ)上，圍繞如何發(fā)展有效方法提升極端事件識別和預(yù)報(bào)水平，進(jìn)一步提出未來極端天氣集合預(yù)報(bào)發(fā)展的幾點(diǎn)建議。

持續(xù)性強(qiáng)降水的區(qū)域模式動力中期預(yù)報(bào)研究——《氣象學(xué)報(bào)》2019年第77卷第1期

王東海等指出，持續(xù)性強(qiáng)降水及其次生災(zāi)害給人民的生產(chǎn)和生活造成嚴(yán)重影響，延伸其模式動力預(yù)報(bào)能力對防災(zāi)、減災(zāi)具有重要意義。隨著對持續(xù)性強(qiáng)降水過程形成機(jī)理及模式動力中期預(yù)報(bào)認(rèn)識的不斷提高，以減小模式初始條件誤差、邊界條件誤差以及內(nèi)場預(yù)報(bào)誤差為目標(biāo)提出了一系列動力中期預(yù)報(bào)技術(shù)方法，主要包括：針對邊界條件提出低通濾波技術(shù)方案，改進(jìn)了5 d以上的環(huán)流及降水預(yù)報(bào)；針對模式預(yù)報(bào)內(nèi)場進(jìn)行譜逼近技術(shù)試驗(yàn)，對提前3～7 d的小雨以上量級的降水預(yù)報(bào)改進(jìn)明顯；針對初始條件進(jìn)行多尺度混合更新初值技術(shù)預(yù)報(bào)試驗(yàn)，融合全球預(yù)報(bào)的大尺度場及區(qū)域模式預(yù)報(bào)的中小尺度場進(jìn)行15 d預(yù)報(bào)，明顯提高了50及100 mm以上的持續(xù)性累積降水預(yù)報(bào)時(shí)效。

（以上由張萌選編）