编辑选编

编辑：张萌 侯美亭

土壤水分蒸发“机制”的起源——The origin of soil moisture evaporation“regimes”. Journal of Climate, 2019,in press.

蒸发在确定夏季陆表温度变化方面起着极其重要的作用。观测表明，蒸发与土壤水分之间的关 系通常符合Budyko（1961）的“两机制”框架：即干燥气候下，蒸发受到了可利用土壤水分的限制；湿润气候下，辐射限制了蒸发。因此，基于该框架，湿润和干旱地区的气候模式考虑了蒸发与土壤水分之间关系的不同参数化。美国华盛顿大学的Zeppetello等开发了简单陆气模式（SLAM）作为研究陆气相互作用的工具，特别是针对夏季温度变化。研究使用SLAM，表明蒸发和陆表温度之间的负反馈产生了两种表观蒸发“机制”，并为蒸发冷却异常提供了分析解决方案，证明了土壤湿度扰动的非线性影响。由于水汽压亏缺的温度依赖性，研究发现的反馈，对于湿润和干旱陆表之间的转换如何随着气候变暖而影响温度变化具有重要意义。研究还阐明了陆表水分和辐射扰动对潜热和显热通量以及陆表温度变化的影响。

融雪和生长季中前期降水导致了快速变暖时段亚洲北方针叶林南部的树木生长加快——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.

东北地区是我国升温最剧烈的地区之一。樟子松是我国东北地区重要的优势树种之一。然而，东北南部的樟子松呈现逐渐衰退的趋势。研究气候变化下樟子松生长动态及其驱动机制是理解樟子松分布变动以及预测未来森林变动的重要基础。为此，河北农业大学的张先亮等通过树木年轮采样，系统分析了快速变暖背景下樟子松生长动态及其生长过程中水分来源的变化。研究发现，较高的温度在未升温时期（1958—1986年）对樟子松生长是负效应，而在快速升温时期（1987—2014年）是正效应。传统上认为，升温容易造成生理干旱，高温对生长是负效应，而未升温时候，高温减缓了低温限制，对生长具有正效应，但本研究推翻了这种观点。这主要是由于水分条件的限制而引起的。生长季前期的水分供给对于樟子松生长至关重要。在未升温时期，由于生长开始较晚，积雪融水已经蒸发，樟子松生长无法利用积雪融水，而温度升高导致生长季提前，樟子松生长在积雪融水未完全蒸发时期，从而使得樟子松生长可以利用积雪融水。因此，积雪融水在升温阶段成为生长季前期重要的水分来源。这种树木生长过程中生态因子变化的复杂性增大了很多树木生长预测模型的不确定性。

巴西东南部温度趋势的归因分析——Attribution of detected temperature trends in southeast Brazil. Geophysical Research Letters, 2019, in press.

巴西东南部对巴西具有重要的经济意义，极易受到洪水和干旱等极端事件的影响，许多研究将这类事件与气候变化引起的温度升高联系起来。巴西圣保罗大学的Abreu等使用一种新的检测归因方法（Ribes等，2017）、并采用全球耦合模式比较计划第五阶段（CMIP5）的模式模拟，发现这种升温主要是由于温室气体造成。研究估算发现，温室气体对观测到的1955—2004年的升温趋势（1.1 ℃）的贡献为0.95～1.5 ℃。同时，自然和非温室气体人为强迫对该时段内温度变化的影响很小。研究进一步使用集成地球系统模式评估了内部变率、观测误差和模式误差对气温变化的影响，发现大多数不确定性来自模式误差。

使用空间功能程序填补卫星图像中的缺失数据并平滑异常数据——Filling missing data and smoothing altered data in satellite imagery with a spatial functional procedure. Stochastic Environmental Research and Risk Assessment, 2019, in press.

卫星数据中通常存在异常值和缺失数据，这些往往是由大气状况或传感器电子故障引起的，妨碍了基于遥感数据的正确监测。为了避免遥感数据失真，西班牙Navarra公立大学的Militino等提出了一种称为“空间功能预测”（spatial functional prediction，SFP）的程序。SFP程序包括以下内容：1）汇总遥感数据，以减少丢失数据和/或异常值的数量；2）将图像的时间序列分解为趋势，季节和误差分量；3）定义空间功能数据，并使用普通克里金法预测趋势分量；4）将季节和误差分量加回到预测的趋势。SFP程序的优点在以下案例中说明：在合成图像的模拟研究中引入随机异常值、随机缺失数据以及两者的混合和人为云场景，并使用真实云的日常图像。研究使用这种方法分析了以下两个遥感反演变量：2003—2016年西班牙北部地区的地表温度（LST）和归一化植被指数（NDVI）。使用均方根误差（RMSE）检查了SFP的性能，并与基于薄板样条（TpsP）的预测值进行了比较。研究发现，SFP比TpsP更简单、更快，并且具有更小的RMSE值。

（以上由侯美亭选编）

支撑“未来地球”计划的气候变化科学前沿问题 ——《科学通报》2019年第64卷第19期

工业革命以来，化石燃料燃烧造成全球气候变暖，导致冰川冰盖消融和海平面上升。减少碳排放、减缓气候变化是实现全球可持续发展所必须解决的问题，与此相关的政策和措施，事关全球环境保护和经济发展之间的平衡，需要科学界、决策者、产业界相互沟通、通力协作、共同行动才能实现。“未来地球”计划致力于通过加强自然科学和社会科学的沟通与合作，寻求和推广增强全球可持续发展能力的理念。本期《科学通报》封面图片展示了科学界、决策者和产业界在应对气候变化问题上的闭环式协作关系。科学界估算出温控目标所允许的碳排放空间，设计温室气体减排路径供决策者参考。决策者据此出台能源政策，推动产业界能源转型，促进绿色清洁能源技术开发。产业界向决策者提供碳排放清单，以评估政策的效果。同时，科学界加强科学普及工作，形成良好的社会舆论环境，保证新能源政策的顺利实施，实现碳减排和控制温升的目标。周天军等详细介绍了支撑“未来地球”计划的气候变化科学前沿问题；效存德等就冰冻圈功能及其服务衰退的级联风险、周原冰就全球能源互联网及关键技术、翟盘茂等就气候变化和城市可持续发展、钟爽等就气候变化的健康风险与卫生应对等方面问题进行了详尽阐述。

海洋对干旱半干旱区气候变化的影响——《中国科学（地球科学）》2019年第49卷第6期

干旱半干旱区约占全球陆地总面积的41%，由于增温显著、降水稀少，导致生态脆弱、生存环境恶化，对全球气候变化的响应相对敏感。海洋作为地球气候系统的重要调节器，在干旱半干旱区气候变化过程中发挥着至关重要的作用；尤其在现代气候变化，海洋活动对干旱半干旱区气候变率的影响不可忽视。管晓丹等回顾了近百年干旱半干旱地区的气候变化特征，总结了海洋活动对其变化影响的研究进展，重点归纳了太平洋年代际振荡（PDO）、大西洋多年代际振荡（AMO）以及El Niño和La Niña等对干旱半干旱地区气候变化的影响；概述了不同海洋振荡因子协同影响干旱半干旱气候变化的机制。研究表明：全球干旱半干旱区在近百年来表现出显著的强化增温现象，呈现出明显的年代际干湿变化特征；该变化特征与海洋年代际尺度振荡因子有密切关系，由于海洋振荡因子的不同位相组合显著改变海陆热力差，进而影响西风急流、行星波及阻塞频率，导致干旱半干旱区温度及干湿特征发生改变。随着干旱半干旱地区气候变化的加剧，未来的海洋活动变化对其影响将出现新的特征，这将增加干旱半干旱地区未来气候变化的不确定性，加剧干旱半干旱区对全球气候的影响。

极端天气的数值模式集合预报研究进展——《地球科学进展》2019年第34卷第7期

在气候变化背景下，极端天气事件（暴雨、高温热浪和低温冷害等）发生频次有不同程度增加的趋势，由极端事件造成的气象灾害也呈现增多趋势，因此开展极端天气的预报研究尤为重要。高丽等系统性回顾了极端天气预报的主要方法、数值模式集合天气预报发展现状及其在极端天气预报中的应用情况以及集合概率预报的订正方法研究进展。目前，极端天气的预报以动力数值模式方法为主导，即以集合概率预报信息为主要依据的动力预报方法成为当前国际上极端天气业务预报的主流方法。基于数值模式集合预报的极端天气预报应用和依靠概率预报偏差订正来改进极端预报，是当前该领域研究的重要发展方向。在全面回顾的基础上，围绕如何发展有效方法提升极端事件识别和预报水平，进一步提出未来极端天气集合预报发展的几点建议。

持续性强降水的区域模式动力中期预报研究——《气象学报》2019年第77卷第1期

王东海等指出，持续性强降水及其次生灾害给人民的生产和生活造成严重影响，延伸其模式动力预报能力对防灾、减灾具有重要意义。随着对持续性强降水过程形成机理及模式动力中期预报认识的不断提高，以减小模式初始条件误差、边界条件误差以及内场预报误差为目标提出了一系列动力中期预报技术方法，主要包括：针对边界条件提出低通滤波技术方案，改进了5 d以上的环流及降水预报；针对模式预报内场进行谱逼近技术试验，对提前3～7 d的小雨以上量级的降水预报改进明显；针对初始条件进行多尺度混合更新初值技术预报试验，融合全球预报的大尺度场及区域模式预报的中小尺度场进行15 d预报，明显提高了50及100 mm以上的持续性累积降水预报时效。

（以上由张萌选编）