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(cè)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(rùn)氣候下，輻射限制了蒸發(fā)。因此，基于該框架，濕潤(rùn)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(guó)華盛頓大學(xué)的Zeppetello等開(kāi)發(fā)了簡(jiǎn)單陸氣模式（SLAM）作為研究陸氣相互作用的工具，特別是針對(duì)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(dòng)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(duì)于濕潤(rùn)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(dòng)對(duì)潛熱和顯熱通量以及陸表溫度變化的影響。

融雪和生長(zhǎng)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(shù)木生長(zhǎng)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(guó)升溫最劇烈的地區(qū)之一。樟子松是我國(guó)東北地區(qū)重要的優(yōu)勢(shì)樹(shù)種之一。然而，東北南部的樟子松呈現(xiàn)逐漸衰退的趨勢(shì)。研究氣候變化下樟子松生長(zhǎng)動(dòng)態(tài)及其驅(qū)動(dòng)機(jī)制是理解樟子松分布變動(dòng)以及預(yù)測(cè)未來(lái)森林變動(dòng)的重要基礎(chǔ)。為此，河北農(nóng)業(yè)大學(xué)的張先亮等通過(guò)樹(shù)木年輪采樣，系統(tǒng)分析了快速變暖背景下樟子松生長(zhǎng)動(dòng)態(tài)及其生長(zhǎng)過(guò)程中水分來(lái)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(duì)樟子松生長(zhǎng)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(duì)生長(zhǎng)是負(fù)效應(yīng)，而未升溫時(shí)候，高溫減緩了低溫限制，對(duì)生長(zhǎng)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(zhǎng)季前期的水分供給對(duì)于樟子松生長(zhǎng)至關(guān)重要。在未升溫時(shí)期，由于生長(zhǎng)開(kāi)始較晚，積雪融水已經(jīng)蒸發(fā)，樟子松生長(zhǎng)無(wú)法利用積雪融水，而溫度升高導(dǎo)致生長(zhǎng)季提前，樟子松生長(zhǎng)在積雪融水未完全蒸發(fā)時(shí)期，從而使得樟子松生長(zhǎng)可以利用積雪融水。因此，積雪融水在升溫階段成為生長(zhǎng)季前期重要的水分來(lái)源。這種樹(shù)木生長(zhǎng)過(guò)程中生態(tài)因子變化的復(fù)雜性增大了很多樹(shù)木生長(zhǎng)預(yù)測(cè)模型的不確定性。

巴西東南部溫度趨勢(shì)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(duì)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(lèi)事件與氣候變化引起的溫度升高聯(lián)系起來(lái)。巴西圣保羅大學(xué)的Abreu等使用一種新的檢測(cè)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(duì)觀測(cè)到的1955—2004年的升溫趨勢(shì)（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(duì)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(píng)估了內(nèi)部變率、觀測(cè)誤差和模式誤差對(duì)氣溫變化的影響，發(fā)現(xiàn)大多數(shù)不確定性來(lái)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(cè)。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(cè)”（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(shì)，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(cè)趨勢(shì)分量；4）將季節(jié)和誤差分量加回到預(yù)測(cè)的趨勢(shì)。SFP程序的優(yōu)點(diǎn)在以下案例中說(shuō)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(chǎng)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(cè)值進(jìn)行了比較。研究發(fā)現(xiàn)，SFP比TpsP更簡(jiǎn)單、更快，并且具有更小的RMSE值。

（以上由侯美亭選編）

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

工業(yè)革命以來(lái)，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(wèn)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(dòng)才能實(shí)現(xiàn)?！拔磥?lái)地球”計(jì)劃致力于通過(guò)加強(qiáng)自然科學(xué)和社會(huì)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(duì)氣候變化問(wèn)題上的閉環(huán)式協(xié)作關(guān)系?？茖W(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(tái)能源政策，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)界能源轉(zhuǎn)型，促進(jìn)綠色清潔能源技術(shù)開(kāi)發(fā)。產(chǎn)業(yè)界向決策者提供碳排放清單，以評(píng)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(huì)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(lái)地球”計(jì)劃的氣候變化科學(xué)前沿問(wèn)題；效存德等就冰凍圈功能及其服務(wù)衰退的級(jí)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(pán)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(duì)等方面問(wèn)題進(jìn)行了詳盡闡述。

海洋對(duì)干旱半干旱區(qū)氣候變化的影響——《中國(guó)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(duì)全球氣候變化的響應(yīng)相對(duì)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(guò)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(dòng)對(duì)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(dòng)對(duì)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(duì)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(lái)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(lái)的海洋活動(dòng)變化對(duì)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(lái)氣候變化的不確定性，加劇干旱半干旱區(qū)對(duì)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(shì)，由極端事件造成的氣象災(zāi)害也呈現(xiàn)增多趨勢(shì)，因此開(kāi)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(dòng)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(dòng)力預(yù)報(bào)方法成為當(dāng)前國(guó)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(lái)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(shí)別和預(yù)報(bào)水平，進(jìn)一步提出未來(lái)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(dòng)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(dòng)力預(yù)報(bào)能力對(duì)防災(zāi)、減災(zāi)具有重要意義。隨著對(duì)持續(xù)性強(qiáng)降水過(guò)程形成機(jī)理及模式動(dòng)力中期預(yù)報(bào)認(rèn)識(shí)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(chǎng)預(yù)報(bào)誤差為目標(biāo)提出了一系列動(dòng)力中期預(yù)報(bào)技術(shù)方法，主要包括：針對(duì)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(duì)模式預(yù)報(bào)內(nèi)場(chǎng)進(jìn)行譜逼近技術(shù)試驗(yàn)，對(duì)提前3～7 d的小雨以上量級(jí)的降水預(yù)報(bào)改進(jìn)明顯；針對(duì)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(chǎng)及區(qū)域模式預(yù)報(bào)的中小尺度場(chǎng)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）