編輯：侯美亭 張萌

評估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，人類對環(huán)境的依賴程度降低，特別是對氣候的依賴，因為技術(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算了三種對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。生態(tài)景觀潛力將增加1～2類，從“低”到“相對較高”，這將導(dǎo)致整個亞洲俄羅斯的人口密度增加。社會經(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)報和干旱監(jiān)測的重要變量。然而，關(guān)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(xiàn)與全球不同生態(tài)系統(tǒng)的實地觀測情況進(jìn)行比較。為此，比利時根特大學(xué)的Maes等將潛在蒸發(fā)定義為實際生態(tài)系統(tǒng)在給定大氣條件下以最大速度蒸發(fā)時所達(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，并揭示其相對性能。對于107個站點中的每一個，根據(jù)能量平衡和土壤含水量方法，提取了對于生態(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(guān)：在生態(tài)系統(tǒng)尺度上，不能假定無脅迫的氣孔導(dǎo)度在時間上是恒定的。相反，較簡單的輻射驅(qū)動方法所需的生物群系特定參數(shù)在時間和生物群系類型上相對穩(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驗農(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)查了加拿大中央實驗農(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(jié)特定土地利用回歸模型的輸入。這些模型是針對每個環(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也會導(dǎo)致秋季氣溫較低。這些結(jié)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(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，對陸地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能和人類社會生產(chǎn)生活造成嚴(yán)重影響。碳循環(huán)是驅(qū)動陸地生態(tài)系統(tǒng)變化的關(guān)鍵過程。準(zhǔn)確理解和評估極端氣候事件對陸地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)的影響，能為人類社會減緩和適應(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)力對干旱的敏感性一般高于呼吸對干旱的敏感性，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，建議未來關(guān)于極端氣候事件對碳循環(huán)影響的研究重點應(yīng)該是關(guān)注其長期效應(yīng)和不同時間尺度上的作用機(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，這與近幾十年的北極增暖和北極海冰快速融化同時發(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，北極增暖通常會使得PVy減小，而當(dāng)PVy較小時，阻塞系統(tǒng)有弱頻散性和強(qiáng)非線性，因此阻塞能夠長時間維持，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，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(lián)系也許將是未來該領(lǐng)域的一個主要研究方向。

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》2019年第62卷第8期

南極地區(qū)重力波活動有大量報道，相對而言，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（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，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普遍冬季強(qiáng)、夏季弱。

1804號臺風(fēng)“艾云尼”龍卷分析——《氣象學(xué)報》2019年第77卷第4期

2018年6月8日，在1804號臺風(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：廣州南沙龍卷為臺風(fēng)環(huán)流外圍龍卷，位于臺風(fēng)中心的東北象限，強(qiáng)度為EF3級；佛山南海龍卷為臺風(fēng)環(huán)流內(nèi)部龍卷，位于臺風(fēng)中心的東側(cè)，強(qiáng)度為EF1級。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(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單體和龍卷碎片特征（TDS）。