編輯選編

編輯：侯美亭 張萌

評估21世紀氣候變暖下的亞洲俄羅斯人類可持續性和“吸引力”的景觀潛力——Assessing landscape potential for human sustainability and‘attractiveness’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。隨著文明的發展，人類對環境的依賴程度降低，特別是對氣候的依賴，因為技術和經濟發展使我們能夠適應和克服環境不適。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邦研究中心的Parfenova等使用當前和預測的氣候情景評估了亞洲的俄羅斯各種景觀的氣候舒適度，以確定21世紀人類定居的潛力。氣候變化情景取自20個CMIP5環流模式，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，計算了1月和7月的溫度異常和年降水量異常。根據1月和7月的溫度和年降水量計算了三種對人類福祉很重要的氣候指數：生態景觀潛力、冬季嚴寒程度和永凍土覆蓋。研究發現，到21世紀80年代，亞洲俄羅斯的氣候將更溫暖、更溫和。集合平均值并沒有表現出極端干旱。據預測，永凍土區將向東北方向顯著移動。生態景觀潛力將增加1～2類，從“低”到“相對較高”，這將導致整個亞洲俄羅斯的人口密度增加。社會經濟進程和政策選擇將促使和吸引人口向該區域遷徙。了解生態景觀潛力有助于制定長期經濟和社會發展可行戰略，為氣候遷移和戰略適應規劃提供關鍵基礎信息。

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

潛在蒸發（Ep）是水文預報和干旱監測的重要變量。然而，關于Ep的解釋以及計算方法有好幾種，迫切需要將這些方法的表現與全球不同生態系統的實地觀測情況進行比較。為此，比利時根特大學的Maes等將潛在蒸發定義為實際生態系統在給定大氣條件下以最大速度蒸發時所達到的陸地蒸發（或蒸散）速率。研究使用了 FLUXNET2015 數據庫中的渦度協方差測量，涵蓋11個不同的生物群系，基于最廣泛使用的Ep方法進行比較，并揭示其相對性能。對于107個站點中的每一個，根據能量平衡和土壤含水量方法，提取了對于生態系統可視為無脅迫的天數，這些天中的蒸發測量用作校準和驗證估算Ep的不同方法的參考。結果表明，一種簡單的輻射驅動方法，根據生物群系進行校準，在原位測量中始終表現最佳（平均相關系數為0.93；無偏的RMSE為0.56 mm/d；偏差為-0.02 mm/d）。Priestley和Taylor方法，根據生物群系進行校準，效果稍差一些，但比更復雜的基于Penman、Penman-Monteith或溫度驅動的方法要好得多。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有關：在生態系統尺度上，不能假定無脅迫的氣孔導度在時間上是恒定的。相反，較簡單的輻射驅動方法所需的生物群系特定參數在時間和生物群系類型上相對穩定。這使得這些方法成為估算Ep的有力方法，也是調查用水和需求、干旱嚴重程度和生物群系生產力影響的合適工具。

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驗農場環境監測研究的結果——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揮著重要作用，但對于綠地如何影響城市環境仍然缺乏足夠理解。加拿大衛生部的Van Ryswyk等調查了加拿大中央實驗農場（CEF）綠地的環境效益，該農場占地4 km2，毗鄰渥太華的城市核心區。2016/2017年，在以CEF為中心的40 km2區域內開展了秋季、冬季和夏季移動監測，以描述細顆粒物（PM2.5）、超細顆粒（UFPs）、黑碳（BC）和溫度的空間變化，連續14 d的每天早上（09：30-10：30）和晚上（17：00-18：00）同時測量兩條路線。計算了每個路段的中位暴露水平，并將其用作季節特定土地利用回歸模型的輸入。這些模型是針對每個環境變量（PM2.5、UFP、BC 和溫度）和季節（秋季、冬季和夏季）的組合開發的。預測變量包括土地和道路類型，以及由標準化差異植被指數（NDVI）表示的特定季節的城市綠化。空氣污染和溫度的水平和空間模式因季節而異。通過開發線性回歸模型，以到農場最近邊界的距離為主要預測值，研究描述了CEF與環境空氣污染和溫度測量之間的空間關系。研究發現，在研究區域內，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。在考慮道路和其他土地利用特征后，靠近 CEF也會導致秋季氣溫較低。這些結果表明，這一獨特的城市綠地對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）

極端氣候事件對陸地生態系統碳循環的影響——《中國科學（地球科學）》2019年第49卷第9期

近年來，極端氣候事件發生頻率增加，對陸地生態系統服務功能和人類社會生產生活造成嚴重影響。碳循環是驅動陸地生態系統變化的關鍵過程。準確理解和評估極端氣候事件對陸地生態系統碳循環的影響，能為人類社會減緩和適應氣候變化提供重要科學依據。樸世龍等以干旱、極端降水、極端高溫和極端低溫為例，系統總結了極端氣候事件對陸地生態系統碳循環的影響及其機理。已有研究表明，干旱是當前陸地生態系統碳匯功能的重要脅迫因子，對生態系統生產力和呼吸都存在壓制作用，但生產力對干旱的敏感性一般高于呼吸對干旱的敏感性，從而導致陸地生態系統碳匯功能顯著削弱，甚至使之變成碳源。不同模型對干旱導致的碳循環變化模擬結果差異很大，顯示目前學術界對生態系統碳循環響應干旱機制的認知有限，尤其是干旱對熱帶植被生長的影響機制仍存在較大爭議。極端降水事件對生態系統碳循環的影響存在顯著區域差異，一般認為，極端降水促進干旱地區生態系統碳積累，卻不利于濕潤地區生態系統固碳；但目前對極端降水導致的土壤碳側向輸移和土壤養分流失等間接影響過程的了解十分有限，致使結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制過程影響生態系統碳循環，尤其值得注意的是其影響程度與這些事件的發生時間存在密切關系，但這一聯系還有待進一步研究。基于已有認識，建議未來關于極端氣候事件對碳循環影響的研究重點應該是關注其長期效應和不同時間尺度上的作用機理，并加強基于多數據、多途徑的多尺度集成研究。

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

冬季中緯度歐亞大陸在20世紀90年代后表現出明顯的變冷趨勢，這與近幾十年的北極增暖和北極海冰快速融化同時發生，因此許多學者將中緯度極寒天氣增多歸結為北極增暖和北極海冰減少的影響，但也有些學者認為這兩者之間沒有關系。因此，中緯度極寒天氣事件和北極增暖之間的關系仍是國際大氣科學界未解決的難題。事實上，中緯度極寒天氣的產生主要與阻塞的維持、位置和移動密切相關。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鍵的因子。根據NMI模型可以發現，PVy的大小主要反映阻塞的頻散性和非線性強弱。研究表明，北極增暖通常會使得PVy減小，而當PVy較小時，阻塞系統有弱頻散性和強非線性，因此阻塞能夠長時間維持，從而導致歐亞大陸有強的極寒事件發生；但當PVy較大時，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系也許將是未來該領域的一個主要研究方向。

北極地區低平流層慣性重力波的觀測研究——《地球物理學報》2019年第62卷第8期

南極地區重力波活動有大量報道，相對而言，北極地區重力波的研究還很少。楊遵勛等利用極區Ny-Alesund站點（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年的觀測數據，統計分析了北極地區低平流層慣性重力波的特征。觀測顯示，月平均緯向風在20 km以下盛行東風，再隨著高度增加，逐漸呈現出半年振蕩現象。對流層頂高度在5～13 km范圍內變化，其月平均高度顯示出年循環，最高出現在夏季，約為10 km，最低出現在冬季，約為8.5 km。對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果有所不同。結合Lomb-Scargle譜分析和矢端曲線方法，估算了準單色慣性重力波參數。個例研究表明，低平流層慣性重力波呈現出遠離源區的自由傳播性質。統計結果顯示，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，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，激發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月份的20%左右。由于低層大氣盛行的東向風的濾波效應，低平流層大部分慣性重力波向西傳播。波能量呈現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果一致，表明北半球重力波活動普遍冬季強、夏季弱。

1804號臺風“艾云尼”龍卷分析——《氣象學報》2019年第77卷第4期

2018年6月8日，在1804號臺風“艾云尼”螺旋雨帶中發生了兩次陸龍卷天氣，分別襲擊了廣州市南沙區橫瀝鎮和佛山市南海區大瀝鎮。黃先香等利用廣州CINRAD/SA多普勒天氣雷達、佛山CINRAD/XD多普勒天氣雷達、5 min間隔的地面自動氣象站和MICAPS等資料，研究了兩次陸龍卷的天氣背景、環境參數和龍卷風暴中尺度結構特征。結果表明：廣州南沙龍卷為臺風環流外圍龍卷，位于臺風中心的東北象限，強度為EF3級；佛山南海龍卷為臺風環流內部龍卷，位于臺風中心的東側，強度為EF1級。龍卷均發生在中低空強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流背景下。環境條件表現為較強的低層風垂直切變和較大的風暴相對螺旋度（SRH）、較小的對流有效位能（CAPE）和對流抑制能量（CIN）、極低的抬升凝結高度（LCL）；地面存在中尺度輻合線和小尺度渦旋。廣州S波段雷達探測到兩次龍卷母風暴的低層鉤狀回波和入流缺口回波特征及低層中等強度中氣旋，龍卷出現在鉤狀回波頂端、中氣旋中心附近。佛山X波段雙偏振雷達清晰地探測到佛山南海區大瀝龍卷的微型超級單體和龍卷碎片特征（TDS）。