編輯選編

編輯：侯美亭 張萌

評(píng)估21世紀(jì)氣候變暖下的亞洲俄羅斯人類可持續(xù)性和“吸引力”的景觀潛力——Assessing landscape potential for human sustainability and‘a(chǎn)ttractiveness’across Asian Russia in a warmer 21st century. Environmental Research Letters, 2019, Vol. 14.

過去，人類遷徙與氣候變化有關(guān)。隨著文明的發(fā)展，人類對(duì)環(huán)境的依賴程度降低，特別是對(duì)氣候的依賴，因?yàn)榧夹g(shù)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展使我們能夠適應(yīng)和克服環(huán)境不適。亞洲的俄羅斯（烏拉爾以東至太平洋）人煙稀少，人口主要集中在氣候舒適、土地肥沃的南部森林-草原過渡帶。俄羅斯克拉斯諾亞爾斯克聯(lián)邦研究中心的Parfenova等使用當(dāng)前和預(yù)測的氣候情景評(píng)估了亞洲的俄羅斯各種景觀的氣候舒適度，以確定21世紀(jì)人類定居的潛力。氣候變化情景取自20個(gè)CMIP5環(huán)流模式，并使用了兩種CO2代表性濃度路徑方案（RCP 2.6代表輕度氣候變化，RCP 8.5代表極端變化）。以1961—1990年作為氣候平均態(tài)，計(jì)算了1月和7月的溫度異常和年降水量異常。根據(jù)1月和7月的溫度和年降水量計(jì)算了三種對(duì)人類福祉很重要的氣候指數(shù)：生態(tài)景觀潛力、冬季嚴(yán)寒程度和永凍土覆蓋。研究發(fā)現(xiàn)，到21世紀(jì)80年代，亞洲俄羅斯的氣候?qū)⒏鼫嘏?、更溫和。集合平均值并沒有表現(xiàn)出極端干旱。據(jù)預(yù)測，永凍土區(qū)將向東北方向顯著移動(dòng)。生態(tài)景觀潛力將增加1～2類，從“低”到“相對(duì)較高”，這將導(dǎo)致整個(gè)亞洲俄羅斯的人口密度增加。社會(huì)經(jīng)濟(jì)進(jìn)程和政策選擇將促使和吸引人口向該區(qū)域遷徙。了解生態(tài)景觀潛力有助于制定長期經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展可行戰(zhàn)略，為氣候遷移和戰(zhàn)略適應(yīng)規(guī)劃提供關(guān)鍵基礎(chǔ)信息。

全球渦度協(xié)方差觀測站點(diǎn)的潛在蒸發(fā)——Potential evaporation at eddycovariance sites across the globe. Hydrology and Earth System Sciences, 2019, Vol. 23.

潛在蒸發(fā)（Ep）是水文預(yù)報(bào)和干旱監(jiān)測的重要變量。然而，關(guān)于Ep的解釋以及計(jì)算方法有好幾種，迫切需要將這些方法的表現(xiàn)與全球不同生態(tài)系統(tǒng)的實(shí)地觀測情況進(jìn)行比較。為此，比利時(shí)根特大學(xué)的Maes等將潛在蒸發(fā)定義為實(shí)際生態(tài)系統(tǒng)在給定大氣條件下以最大速度蒸發(fā)時(shí)所達(dá)到的陸地蒸發(fā)（或蒸散）速率。研究使用了 FLUXNET2015 數(shù)據(jù)庫中的渦度協(xié)方差測量，涵蓋11個(gè)不同的生物群系，基于最廣泛使用的Ep方法進(jìn)行比較，并揭示其相對(duì)性能。對(duì)于107個(gè)站點(diǎn)中的每一個(gè)，根據(jù)能量平衡和土壤含水量方法，提取了對(duì)于生態(tài)系統(tǒng)可視為無脅迫的天數(shù)，這些天中的蒸發(fā)測量用作校準(zhǔn)和驗(yàn)證估算Ep的不同方法的參考。結(jié)果表明，一種簡單的輻射驅(qū)動(dòng)方法，根據(jù)生物群系進(jìn)行校準(zhǔn)，在原位測量中始終表現(xiàn)最佳（平均相關(guān)系數(shù)為0.93；無偏的RMSE為0.56 mm/d；偏差為-0.02 mm/d）。Priestley和Taylor方法，根據(jù)生物群系進(jìn)行校準(zhǔn)，效果稍差一些，但比更復(fù)雜的基于Penman、Penman-Monteith或溫度驅(qū)動(dòng)的方法要好得多。研究表明，基于Penman-Monteith的方法性能不佳很大程度上與以下事實(shí)有關(guān)：在生態(tài)系統(tǒng)尺度上，不能假定無脅迫的氣孔導(dǎo)度在時(shí)間上是恒定的。相反，較簡單的輻射驅(qū)動(dòng)方法所需的生物群系特定參數(shù)在時(shí)間和生物群系類型上相對(duì)穩(wěn)定。這使得這些方法成為估算Ep的有力方法，也是調(diào)查用水和需求、干旱嚴(yán)重程度和生物群系生產(chǎn)力影響的合適工具。

城市植被是否降低了溫度和空氣污染濃度？加拿大渥太華中央實(shí)驗(yàn)農(nóng)場環(huán)境監(jiān)測研究的結(jié)果——Does urban vegetation reduce temperature and air pollution concentrations? Findings from an environmental monitoring study of the Central Experimental Farm in Ottawa, Canada. Atmospheric Environment, 2019, in press.

城市綠化或植被在減緩空氣污染和城市熱島方面發(fā)揮著重要作用，但對(duì)于綠地如何影響城市環(huán)境仍然缺乏足夠理解。加拿大衛(wèi)生部的Van Ryswyk等調(diào)查了加拿大中央實(shí)驗(yàn)農(nóng)場（CEF）綠地的環(huán)境效益，該農(nóng)場占地4 km2，毗鄰渥太華的城市核心區(qū)。2016/2017年，在以CEF為中心的40 km2區(qū)域內(nèi)開展了秋季、冬季和夏季移動(dòng)監(jiān)測，以描述細(xì)顆粒物（PM2.5）、超細(xì)顆粒（UFPs）、黑碳（BC）和溫度的空間變化，連續(xù)14 d的每天早上（09：30-10：30）和晚上（17：00-18：00）同時(shí)測量兩條路線。計(jì)算了每個(gè)路段的中位暴露水平，并將其用作季節(jié)特定土地利用回歸模型的輸入。這些模型是針對(duì)每個(gè)環(huán)境變量（PM2.5、UFP、BC 和溫度）和季節(jié)（秋季、冬季和夏季）的組合開發(fā)的。預(yù)測變量包括土地和道路類型，以及由標(biāo)準(zhǔn)化差異植被指數(shù)（NDVI）表示的特定季節(jié)的城市綠化?？諝馕廴竞蜏囟鹊乃胶涂臻g模式因季節(jié)而異。通過開發(fā)線性回歸模型，以到農(nóng)場最近邊界的距離為主要預(yù)測值，研究描述了CEF與環(huán)境空氣污染和溫度測量之間的空間關(guān)系。研究發(fā)現(xiàn)，在研究區(qū)域內(nèi)，秋季和冬季PM2.5以及夏季BC的增加與到CEF邊界的距離呈正相關(guān)。在考慮道路和其他土地利用特征后，靠近 CEF也會(huì)導(dǎo)致秋季氣溫較低。這些結(jié)果表明，這一獨(dú)特的城市綠地對(duì)空氣污染濃度和減輕渥太華極端高溫事件有重要的有益影響。

（以上由侯美亭選編）

極端氣候事件對(duì)陸地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)的影響——《中國科學(xué)（地球科學(xué)）》2019年第49卷第9期

近年來，極端氣候事件發(fā)生頻率增加，對(duì)陸地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能和人類社會(huì)生產(chǎn)生活造成嚴(yán)重影響。碳循環(huán)是驅(qū)動(dòng)陸地生態(tài)系統(tǒng)變化的關(guān)鍵過程。準(zhǔn)確理解和評(píng)估極端氣候事件對(duì)陸地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)的影響，能為人類社會(huì)減緩和適應(yīng)氣候變化提供重要科學(xué)依據(jù)。樸世龍等以干旱、極端降水、極端高溫和極端低溫為例，系統(tǒng)總結(jié)了極端氣候事件對(duì)陸地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)的影響及其機(jī)理。已有研究表明，干旱是當(dāng)前陸地生態(tài)系統(tǒng)碳匯功能的重要脅迫因子，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力和呼吸都存在壓制作用，但生產(chǎn)力對(duì)干旱的敏感性一般高于呼吸對(duì)干旱的敏感性，從而導(dǎo)致陸地生態(tài)系統(tǒng)碳匯功能顯著削弱，甚至使之變成碳源。不同模型對(duì)干旱導(dǎo)致的碳循環(huán)變化模擬結(jié)果差異很大，顯示目前學(xué)術(shù)界對(duì)生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)響應(yīng)干旱機(jī)制的認(rèn)知有限，尤其是干旱對(duì)熱帶植被生長的影響機(jī)制仍存在較大爭議。極端降水事件對(duì)生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)的影響存在顯著區(qū)域差異，一般認(rèn)為，極端降水促進(jìn)干旱地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)碳積累，卻不利于濕潤地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)固碳；但目前對(duì)極端降水導(dǎo)致的土壤碳側(cè)向輸移和土壤養(yǎng)分流失等間接影響過程的了解十分有限，致使結(jié)果存在很大不確定性。極端高溫和極端低溫也通過不同的機(jī)制過程影響生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)，尤其值得注意的是其影響程度與這些事件的發(fā)生時(shí)間存在密切關(guān)系，但這一聯(lián)系還有待進(jìn)一步研究?；谝延姓J(rèn)識(shí)，建議未來關(guān)于極端氣候事件對(duì)碳循環(huán)影響的研究重點(diǎn)應(yīng)該是關(guān)注其長期效應(yīng)和不同時(shí)間尺度上的作用機(jī)理，并加強(qiáng)基于多數(shù)據(jù)、多途徑的多尺度集成研究。

冬季北極增暖與中緯度環(huán)流和極寒天氣之間的聯(lián)系: 經(jīng)向位渦梯度的關(guān)鍵作用——《中國科學(xué)（地球科學(xué)）》2019年第49卷第9期

冬季中緯度歐亞大陸在20世紀(jì)90年代后表現(xiàn)出明顯的變冷趨勢(shì)，這與近幾十年的北極增暖和北極海冰快速融化同時(shí)發(fā)生，因此許多學(xué)者將中緯度極寒天氣增多歸結(jié)為北極增暖和北極海冰減少的影響，但也有些學(xué)者認(rèn)為這兩者之間沒有關(guān)系。因此，中緯度極寒天氣事件和北極增暖之間的關(guān)系仍是國際大氣科學(xué)界未解決的難題。事實(shí)上，中緯度極寒天氣的產(chǎn)生主要與阻塞的維持、位置和移動(dòng)密切相關(guān)。李牧原等通過回顧前人的研究指出，基于阻塞非線性多尺度相互作用（NMI）模型所提出的位渦經(jīng)向梯度（PVy）可能是解決中緯度極寒天氣和北極變化之間最關(guān)鍵的因子。根據(jù)NMI模型可以發(fā)現(xiàn)，PVy的大小主要反映阻塞的頻散性和非線性強(qiáng)弱。研究表明，北極增暖通常會(huì)使得PVy減小，而當(dāng)PVy較小時(shí)，阻塞系統(tǒng)有弱頻散性和強(qiáng)非線性，因此阻塞能夠長時(shí)間維持，從而導(dǎo)致歐亞大陸有強(qiáng)的極寒事件發(fā)生；但當(dāng)PVy較大時(shí)，即使有北極增暖，阻塞也不容易維持，在這種情況下北極增暖或海冰融化對(duì)中緯度極寒事件的影響是弱的。因此，從PVy的大小去看中緯度極寒天氣和北極增暖之間的聯(lián)系也許將是未來該領(lǐng)域的一個(gè)主要研究方向。

北極地區(qū)低平流層慣性重力波的觀測研究——《地球物理學(xué)報(bào)》2019年第62卷第8期

南極地區(qū)重力波活動(dòng)有大量報(bào)道，相對(duì)而言，北極地區(qū)重力波的研究還很少。楊遵勛等利用極區(qū)Ny-Alesund站點(diǎn)（78.9°N，11.9°E）無線電探空儀從2012年4月1日到2017年3月31日共5年的觀測數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)分析了北極地區(qū)低平流層慣性重力波的特征。觀測顯示，月平均緯向風(fēng)在20 km以下盛行東風(fēng)，再隨著高度增加，逐漸呈現(xiàn)出半年振蕩現(xiàn)象。對(duì)流層頂高度在5～13 km范圍內(nèi)變化，其月平均高度顯示出年循環(huán)，最高出現(xiàn)在夏季，約為10 km，最低出現(xiàn)在冬季，約為8.5 km。對(duì)流層和低平流層月平均溫度都顯示出明顯的年周期變化，這與中低緯度觀測結(jié)果有所不同。結(jié)合Lomb-Scargle譜分析和矢端曲線方法，估算了準(zhǔn)單色慣性重力波參數(shù)。個(gè)例研究表明，低平流層慣性重力波呈現(xiàn)出遠(yuǎn)離源區(qū)的自由傳播性質(zhì)。統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，慣性重力波的水平和垂直波長分別集中在50～450 km和1～4 km范圍內(nèi)，本征頻率集中在1～2.5倍慣性頻率間，這些值都比中低緯度觀測值稍小。垂直方向本征相速度主要集中在-0.3～0 m·s-1，而緯向和經(jīng)向本征相速度集中在-40～40 m·s-1。在5年的觀測中，大約91.5%的慣性重力波向上傳播。在冬季和早春，由于極地平流層極渦活動(dòng)，激發(fā)出向下傳播的慣性重力波，因此，向下傳播的比例上升到相應(yīng)月份的20%左右。由于低層大氣盛行的東向風(fēng)的濾波效應(yīng)，低平流層大部分慣性重力波向西傳播。波能量呈現(xiàn)出明顯的年周期變化，最大值在冬季、最小值在夏季，與北半球中低緯度觀測結(jié)果一致，表明北半球重力波活動(dòng)普遍冬季強(qiáng)、夏季弱。

1804號(hào)臺(tái)風(fēng)“艾云尼”龍卷分析——《氣象學(xué)報(bào)》2019年第77卷第4期

2018年6月8日，在1804號(hào)臺(tái)風(fēng)“艾云尼”螺旋雨帶中發(fā)生了兩次陸龍卷天氣，分別襲擊了廣州市南沙區(qū)橫瀝鎮(zhèn)和佛山市南海區(qū)大瀝鎮(zhèn)。黃先香等利用廣州CINRAD/SA多普勒天氣雷達(dá)、佛山CINRAD/XD多普勒天氣雷達(dá)、5 min間隔的地面自動(dòng)氣象站和MICAPS等資料，研究了兩次陸龍卷的天氣背景、環(huán)境參數(shù)和龍卷風(fēng)暴中尺度結(jié)構(gòu)特征。結(jié)果表明：廣州南沙龍卷為臺(tái)風(fēng)環(huán)流外圍龍卷，位于臺(tái)風(fēng)中心的東北象限，強(qiáng)度為EF3級(jí)；佛山南海龍卷為臺(tái)風(fēng)環(huán)流內(nèi)部龍卷，位于臺(tái)風(fēng)中心的東側(cè)，強(qiáng)度為EF1級(jí)。龍卷均發(fā)生在中低空強(qiáng)東南急流在珠江口附近上下疊加和高層輻散的有利大尺度環(huán)流背景下。環(huán)境條件表現(xiàn)為較強(qiáng)的低層風(fēng)垂直切變和較大的風(fēng)暴相對(duì)螺旋度（SRH）、較小的對(duì)流有效位能（CAPE）和對(duì)流抑制能量（CIN）、極低的抬升凝結(jié)高度（LCL）；地面存在中尺度輻合線和小尺度渦旋。廣州S波段雷達(dá)探測到兩次龍卷母風(fēng)暴的低層鉤狀回波和入流缺口回波特征及低層中等強(qiáng)度中氣旋，龍卷出現(xiàn)在鉤狀回波頂端、中氣旋中心附近。佛山X波段雙偏振雷達(dá)清晰地探測到佛山南海區(qū)大瀝龍卷的微型超級(jí)單體和龍卷碎片特征（TDS）。