編輯選編

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《大氣科學進展》期刊創立30周年紀念專刊——Special Section to Commemorate the 30th Anniversary of AAS. Advances in Atmospheric Sciences, 2015, Vol.32, No.1-2.

為紀念《大氣科學進展》期刊創立30周年，大氣科學進展組織了30年紀念專刊。專刊分為兩期出版，主題分別為全球大氣科學研究前沿與中國大氣科學研究進展。期刊邀請了在大氣科學各個領域最著名的科學家執筆撰稿，內容涵蓋了大氣科學領域當前和新興的熱門話題。

其中Brian Hoskins重點回顧了有關位渦的理論，并討論了位渦觀點帶給我們的一些啟示。該文內容包括位渦的本質、位渦在大氣對稱穩定性中的調制作用、其反演流場和Rossby波的作用以及兩者耦合產生斜壓不穩定、位渦和中緯度天氣系統，最后深刻討論了熱帶動力活動。

郜永祺等從古氣候、觀測數據以及數值模擬等方面，系統回顧了中外關于海冰變化及其對歐亞氣候影響的研究，內容包括：海冰的變化及其主控因素；近期衛星觀測海冰急劇消融的可能原因及影響，歷史和預估的未來海冰演變趨勢及影響；北極海冰與北極濤動/北大西洋濤動、近期歐亞地區的變冷、冬季大氣環流、東亞夏季降水、歐亞春季降雪、東亞冬季風以及中緯度極端天氣事件的聯系；北極海冰變化引起的氣候遙響應等。

錢云等提出光學吸收性氣溶膠，比如黑碳、有機碳、沙塵，通過多種途徑影響大氣和冰雪圈的水分和能量平衡。在大氣中的吸收性氣溶膠會通過吸收太陽輻射以及和云的相互作用從而改變大氣狀況，沉降到冰雪表面的吸收性氣溶膠會使雪變臟，降低雪面對光的反射，可能加速冰雪的老化過程，從而進一步降低雪面的反照率，加速冰雪融化。在IPCC第四次和第五次評估報告中，冰雪中吸收性氣溶膠引起的輻射強迫被確定為影響氣候變化的一個主要因素之一。然而，要量化這個效應，不確定性仍然非常高。在這篇綜述文章中，我們總結了測量冰雪中吸收性氣溶膠的幾種不同的技術和方法，回顧了在北極、青藏高原和其他中緯度地區測量冰雪中吸收性氣溶膠的進展。也總結了在全球和區域尺度模擬冰雪中吸收性氣溶膠的濃度，引起的反照率降低、輻射強迫和氣候及水文效應的研究進展。最后，討論并確立了在這一領域的優先研究需要和研究方向，以降低在評估冰雪中吸收性氣溶膠對全球和區域氣候及水循環的影響時的不確定性。

廖宏等提出對流層臭氧（O3）和氣溶膠是大氣中的主要污染物。自工業革命前開始，這些污染物便通過輻射強迫對氣候有著顯著影響。由于中國經濟的快速發展，大氣污染物的濃度在中國地區相對較高，因此，量化中國大氣污染物在區域氣候變化中的作用尤為重要。這篇綜述文章總結了目前關于中國空氣污染物影響氣候變化的認識，并在此基礎上指出了減小污染物氣候效應研究不確定性的關鍵科研需求。文章主要由以下幾部分構成：1）收集整理了中國區域觀測的臭氧和氣溶膠地表濃度的月、季節或年平均值，旨在展示中國區域地表臭氧和氣溶膠濃度的量級并為今后的模式結果評估提供數據集；2）總結了地基和衛星觀測的臭氧柱濃度、氣溶膠光學特性以及模式估算的對流層臭氧和氣溶膠的輻射強迫；3）總結了區域和全球氣候模式模擬的中國區域臭氧和（或）氣溶膠導致的氣候變化，包括溫度和降雨變化的符號和量級；4）基于對研究現狀的總結，指出了今后關于中國空氣污染物氣候效應研究需要關注的重點。

高守亭等回顧了過去10年來中國氣象學家對暴雨系統中濕空氣動力學的理解的研究進展，及把水汽較真實地并入到動力學理論方面取得的進步，主要包括廣義濕位渦（GMPV）和改進的濕非地轉Q矢量（Qum），也回顧了渦動力學的研究進展。用質點動力學的方法研究了空氣質點垂直渦度的發展，即渦度傾斜發展理論。該理論指出了隨著等熵面的傾斜，垂直渦度越容易發展，并提出了對流渦度矢量理論（CVV）。在鋒面和波動動力學方面的研究進展也得到了總結，包括初始非平衡流的地轉調整及邊界層摩擦的日變化對鋒生和鋒面結構的影響，以及地形和鋒的相互作用對鋒生及鋒結構的影響，指出了地形擾動可以改變鋒生和鋒的結構。在大氣渦動力學方面，混合波渦動力學已經被拓展到去解釋熱帶氣旋中螺旋雨帶的傳播和動力不穩定的發展。暴雨系統中的波流相互作用研究也得到了回顧，主要是把原有大尺度波流相互作用的理論拓展到了中尺度暴雨系統，豐富了大氣中尺度動力學理論。

氣候變暖背景下我國南方旱澇災害時空格局變化——《氣象》2015年第41卷第3期

李維京等撰文指出，我國南方地區各季節降水異常主要包含三種優勢模態：長江及其以南地區降水呈整體偏多或偏少的一致型，長江中下游流域與華南呈反相變化的南北反相型以及東南與西南呈反相變化的東西反相型。其中一致型是南方地區各季節降水變率的第一優勢模態。總體而言，在1961—2013年南方地區平均降水存在明顯的年代際和長期趨勢變化。其中，夏季和冬季南方區域平均降水具有相似的年代際變化特征，而秋季降水的年代際演變幾乎與上述兩個季節的相反。不過，在近30年南方各季降水量發生年代際轉折的時間不盡相同：春季和秋季降水分別在21世紀初期和20世紀80年代中后期之后進入干位相，冬季和夏季降水則分別在80年代中期和90年代初期之后進入濕位相。自21世紀初期以來，南方夏季和冬季降水逐漸轉入中性位相。此外，南方春季和秋季降水均呈減少趨勢；而夏季和冬季則相反，均呈增多趨勢。對于西南地區，除了春季外，其他三個季節的降水均呈減少趨勢，出現了季節連旱的特征，尤其是秋旱最為嚴重。不過，不管是季節降水量還是旱/澇日數，在我國南方大部分地區其線性變化趨勢并不十分顯著，這與南方降水年代際分量對降水變率存在較大貢獻相關。分析還發現，我國南方區域洪澇受災面積具有比較明顯的年代際變化，而干旱受災面積則沒有明顯的年代際變化特征，近十多年來西南地區干旱和洪澇受災出現了交替互現的特點。

農業氣象災害風險評估研究進展與展望——《氣象學報》2015年第73卷第1期

農業氣象災害風險研究既是災害學和農業氣象學領域中研究的熱點，又是當前政府相關管理部門和農業生產部門亟需的應用性較強的課題。為全面了解農業氣象災害風險評估的研究現狀，王春乙等在綜合分析近30年來相關文獻的基礎上，對農業氣象災害風險評估方面所取得的研究成果進行了總結和評述，指出了當前研究的一些不足，并對今后農業氣象災害風險評估研究的趨勢進行了展望。首先對農業氣象災害風險評估研究的歷史進行了回顧；重點闡述了農業氣象災害風險評估的主要內容，包括致災因子的危險性評估，承災體脆弱或易損性評估，災情期望損失評估和災害風險綜合評估；歸納出農業氣象災害風險評估研究中采用的3類主要方法——基于指標的綜合評估方法、基于數據的概率評估方法以及基于情景模擬的評估方法；最后對農業氣象災害風險評估目前存在的問題和未來可能的研究方向進行了探討。

三種聚類分析方法在中國溫度區劃分中的應用研究——《氣候與環境研究》2015年第20卷第1期

韓微等根據全國512個氣象站1961—2010年的逐日氣溫觀測資料，采用日平均氣溫≥10℃日數作為劃分我國溫度分布的指標，經過旋轉經驗正交函數分析方法處理，將時間演變過程中變化相似的區域歸為一類。在此基礎上，采用K-means法、分層聚類法、聚類統計檢驗法3種聚類分析方法進行客觀分區，分別將全國溫度變化區劃分為10個地區、9個地區、13個地區，且不同區域分界線與中國地形分布有很好的一致性。綜合三種方法，我國的溫度區可劃分為：青藏高原地區、西南地區、華南地區、長江中下游地區、黃淮地區、華北地區、東北地區、西北中東部地區、新疆地區。

大氣灰霾追因——《科學通報》2015年第60卷第2期

當前我國PM2.5污染嚴重, 空氣質量、大氣能見度和人體健康均受到影響和威脅，準確判定解析和定量確定PM2.5的來源是有針對性地制定相關政策法規和控制措施的重要科學前提。張延君等簡要總結目前3大主要顆粒物源解析方法——源清單法、擴散模型法和受體模型法的發展歷程和應用特征；以美國亞特蘭大采集的PM2.5及化學成分為公共數據平臺，評述了目前幾種主要PM2.5源解析模型（受體模型和擴散模型）的方法特點以及適用性，分析了不同源解析方法對機動車源、燃煤源、生物質燃燒源、道路塵以及二次源等多種源類的解析特點、結果差異以及可能原因，總結了各種源解析方法在方法及應用上的優勢和局限，提出多種方法集成應用和發展混合模型是未來開展顆粒物源解析工作的方向。

馬慶鑫等通過多種手段研究了在礦質顆粒物、黑碳顆粒物表面以及吸濕過程中的大氣非均相反應過程。灰霾是由于高濃度大氣顆粒物消光導致能見度下降的污染現象，而顆粒物的消光性質與其參與的大氣物理化學過程密切相關。因此，認識顆粒物參與的大氣非均相反應對于揭示灰霾成因具有重要意義。通過系統研究大氣非均相過程對常見污染氣體的源匯平衡、顆粒物二次組分形成、老化過程對顆粒物吸濕性的影響，發現了多污染物共存氣體在非均相反應中的復合效應，揭示了O2在界面反應中的關鍵作用，闡明了有機碳在黑碳老化過程中的作用。在吸濕性研究中，發現了混合顆粒物在吸濕過程中的化學反應，揭示了弱酸置換強酸的反應機理，解釋了二次組分對礦質顆粒物吸濕性的促進機理。這些研究成果不僅促進了對大氣非均相反應的深入認識，也有助于揭示我國的灰霾成因。

氣象信息化進程中云計算的意義——《信息化研究》2015年第1期

沈文海撰文指出，在信息化進程中，云計算造成的影響是深遠的。首先，它改變了人們對IT資源的認識和使用IT資源的方式，對資源不求所有，隨需即用的新理念、新方法正在迅速普及。其次，云計算改變了傳統的技術架構，原有僵化的煙囪式的IT架構可以變為靈活、可伸縮、可度量、按需供應的新架構，人們只需能寬帶上網，便可獲得數據中心所能提供的一切技術和系統服務。第三，云計算顛覆了人們數十年形成的業務應用的使用方式：既然資源可以隨需即用、用畢即收，那么業務工作也能類似地按需使用由氣象云提供的業務功能，而不必自己擁有需要呵護備至的業務系統。最后，做為派生效應，云計算將逐步緩解并最終消除人們心中信息化投入悖論的陰影，在成熟的云環境下，業務平臺的自動伸縮和高度智慧給業務部門帶來的不僅是便捷，還有以低成本獲得高效用的實際效果。

SMOS衛星及南叉河原位土壤水分觀測網觀測到的不同的雨后土壤變干速率——Different rates of soil drying after rainfall are observed by the SMOS satellite and the south fork in situ soil moisture network. Journal of Hydrometeorology, 2015, Vol. 16, No. 2.

土壤水分影響潛熱和感熱通量的平衡，從而也影響了陸地——大氣相互作用的空間變化。2009年升空的土壤濕度和海洋鹽度（SMOS）衛星攜帶的遙感儀器能夠在全球范圍內監測近地表的土壤水分，歐洲中期天氣預報中心和加拿大氣象局的天氣預報也正在使用SMOS的土壤濕度數據，雖然傳統意義上，土壤濕度很難引起天氣預報部門的重視。為驗證SMOS數據，美國愛荷華州立大學的Rondinelli等利用位于愛荷華州南叉河流域的美國農業部土壤水分原位觀測網絡的土壤濕度數據，與其進行了對比。研究發現，SMOS觀測到的顯著降雨后土壤變干的速率要高于實地觀測的土壤變干速率。這可能是由于SMOS觀測的是土壤表面（就是幾厘米厚的土壤層），而用于實地觀測的土壤水分傳感器被埋在土壤表面之下，其觀測的土壤層次與SMOS存在差異（見下圖）。總體上，SMOS觀測的近地表土壤濕度平均要低于實地觀測的土壤濕度。不過，SMOS和實地觀測的土壤層次的差異，以及因此得到的不同土壤水分動態，并不能解釋二者之間的偏差，盡管它可以解釋一些均方根誤差。另外需注意的是，SMOS觀測受到了更多的噪聲影響。相比，NASA今年發射的SMAP土壤濕度觀測衛星（P5）在許多方面都有所改善。

使用SMILES觀測評估對流層冰云在氣候模式中的晝夜循環——Evaluating the diurnal cycle of uppertropospheric ice clouds in climate models using SMILES observations. Journal of the Atmospheric Sciences, 2015, Vol. 72, No. 3.

利用來自國際空間站（ISS）上超導亞毫米波臨邊輻射探測器（SMILES）對對流層上層的冰云觀測數據（冰水路徑，pIWP），美國加州理工學院噴氣推進實驗室的Jiang等研究了熱帶和中緯度地區（40°S—40°N）對流層冰云的晝夜循環，并定量評價了10個氣候模式模擬的冰云晝夜變化。在陸地上，SMILES觀測到的pIWP在局地時間18時時有一個最大值，而不同模式模擬的pIWP峰值與其有－4～12個小時的差異。在海洋，觀測顯示了比陸地小很多的晝夜周期振幅，峰值出現在局地時間12時，而不同模式模擬得到的pIWP峰值出現在一天內的不同時段，差異較大。大多數模式顯示海洋上的pIWP具有比陸地更小的晝夜周期振幅，這與觀測一致。然而，總體上，模擬得到的陸地和海洋的冰云晝夜周期振幅比觀測到的要高20%～300%。經驗正交函數（EOF）分析發現，對于觀測和模擬的陸地冰云而言，第一EOF模態能解釋其晝夜變化的70%以上，且觀測和模擬具有相似的時空格局。而在海洋上，對于觀測而言，第一EOF模態僅能解釋方差的26.4%，而大多數模式的第一EOF模態能解釋70%以上。而且，在海洋上，模擬結果的前幾個EOF模態的時空格局顯示了與觀測較大的分歧，這表明控制海洋冰云晝夜循環的物理機制更加復雜，不能很好由當前的氣候模式模擬。

從Landsat地面反射率數據和6個FLUXNET站點的地基觀測數據估算直射、漫射和總光合有效輻射吸收分量（FPAR）——Estimation of direct, diffuse, and total FPARs from Landsat surface reflectance data and ground-based estimates over six FLUXNET sites. Journal of Geophysical Research: Biogeosciences, 2015, Vol. 120, No. 1.

植被吸收的光合有效輻射（PAR）被稱為光合有效輻射吸收分量（FPAR），是量化植被冠層吸收性光合有效輻射（APAR）和總、凈初級生產力的基本氣候變量。目前的基于衛星遙感的FPAR產品一般只考慮了植被對太陽入射光中直射部分的吸收效率。但太陽入射包括直射光和漫射，而葉片通常在漫射條件下的光合作用效率更高。如果只考慮直射，勢必導致對FPAR的低估，進而影響對全球能量平衡的估算。直射和漫射的輻射傳輸，以及植被對它們的吸收過程并不相同，因此在FPAR估算時應區別估算植被對直射和漫射兩部分的吸收效率。為此，中科院地理所的李文娟等開發了一種新的方法，可以根據Landsat地面反射率數據分別估算直射、漫射和總FPAR。首先，在6個FLUXNET站點（作物、落葉闊葉林和常綠針葉林），研究提出了地面觀測直射和漫射FPAR的方法。然后，使用一個耦合的土壤—葉—冠層輻射傳輸模式（SLC）模擬了直射和漫射條件下的地表反射率。通過查找表的方法，比較Landsat-5 TM數據和模擬的地表反射率之間的關系，就可以估算直射、漫射和總FPAR。FLUXNET站點的觀測結果顯示，植被的漫射FPAR比直射FPAR高19.38%，總FPAR也比直射FPAR高16.07%。而從Landsat估算的地面分辨率為30m的直射、漫射和總FPAR值，與地面觀測值相比誤差小于10%。晴空條件下，直射APAR高于漫射APAR，但是總的APAR被低估了。本研究的方法可以擴展到其他衛星數據上用于生成直射、漫射、總FPAR產品，獲得的FPAR產品也可以用于多種估算植被生產力的模型上。

一種新的基于貝葉斯模型平均的降水降尺度方法：以中國為例——A new statistical precipitation downscaling method with Bayesian model averaging: a case study in China. Climate Dynamics, 2015, in press.

沈陽農業大學的張先亮等發展了一種新的統計降尺度方法——貝葉斯統計降尺度方法，并利用該方法對中國的具有連續觀測記錄（1961—2012年）的583個氣象站點的月降水進行了降尺度。貝葉斯統計降尺度方法是基于貝葉斯模型平均方法。該統計降尺度方法的主要優點為：一是進行預測時，充分利用了先驗氣候統計信息，可以得到可靠的未來變化信息；二是根據大尺度預測因子在過去時段對預測量的貢獻進行加權平均，降尺度的物理意義明確；三是對大區域范圍進行具有同一規則下的統一處理。對583個氣象站點的月降水的降尺度結果發現，新方法比常用的線性回歸方法具有更好的降尺度效果。這種新的降尺度方法的出現對于大范圍區域的統計降尺度以及改善統計降尺度的預測結果具有重要意義。

中國季風研究的最新進展——Recent advances in monsoon studies in China. Advances in Atmospheric Sciences, 2015, Vol. 32, No. 2.

中科院大氣物理所的薛峰等回顧了中國的季風研究近年來取得的重大進展，其進一步縮小了中國與國際氣象界之間的差距。本綜述主要由七個部分組成。第一部分是引言。第二部分討論了基于近年來提出的一些新方法的全球季風系統及其季節變化有關的進展；此外，還論述了東亞季風（包括南海夏季風爆發）的一些主要季節內特點。第三部分，討論了ENSO 和東亞季風的相互作用，特別關注了中國的氣象學家的一些研究成果，其表明ENSO對東亞夏季風的影響明顯不同于對熱帶季風的影響。第四部分討論了對東亞季風也有重要影響的熱帶太平洋以及其他海洋盆地（如印度洋和大西洋）。第五部分，給出了陸面過程在東亞夏季風中的作用；如有研究表明，伴隨著春季青藏高原更多的雪覆蓋，長江流域的東亞夏季風有所減弱、夏季降水偏多。第六部分重點在于南半球大氣環流對東亞夏季風的影響，來自南半球的信號有望為中國夏季降水的季節性預測提供新的線索。最后，在第七部分，關注了東亞夏季風的年代際變化，特別是，對那些發生在20世紀70年代末的顯著的年代際變化的理解，將可能影響對東亞夏季風的預測能力。

利用Landsat和GLASS數據評價快速城市化下的地表反照率變化及其對輻射收支的影響——Assessing surface albedo change and its induced radiation budget under rapid urbanization with Landsat and GLASS data. Theoretical and Applied Climatology, 2015, in press.

土地利用變化（主要為反照率）輻射強迫效應是氣候變化研究尚未解決的重要問題，尤其關于如何識別快速城市化過程中導致的下墊面變化與相應的輻射收支成為了研究者關注的熱點。中國科學院遙感與數字地球研究所的胡永紅等利用改進的輻射強迫提取方法，結合Landsat衛星數據量化了北京市2001和2009年城市反照率變化影響下的輻射收支狀況，并利用北京氣象站的輻射觀測數據識別了城市局地的輻射強迫變化特征。研究發現，2001—2009年北京的城市化特征表現為年均城市擴展達到了3.3%，同時城市內部三維結構復雜度增加，導致了較低反照率，同時城市外圍擴展區域的平坦下墊面增加了城市反照率。這種變化導致了北京城市中心區2009年比2001年多吸收了約6.93×108W的太陽輻射，而在農田與城市邊緣區吸收的較少。城市的水平與立體的結構特征影響著下墊面太陽輻射收支，沿著城市中心到郊區的樣帶可以發現輻射強迫值有明顯的梯度變化趨勢，其最大值達到了0.41W/m2。總的來說，城市化對于下墊面改變的累積效應影響了城市的輻射收支特征，最終將影響局地氣候變化。

2000—2012年戈壁沙漠的收縮——Contraction of the Gobi Desert, 2000-2012. Remote Sensing, 2015 Vol. 7, No. 2.

沙漠和半沙漠是全球環境的關鍵組成部分，通常被稱為干旱地區，其覆蓋了全球陸地表面的41%，世界上有20億居民的家園位于干旱地區。作為高度動態化的生物群落區，沙漠的擴張和收縮受氣候和人為因素的共同影響，干旱地區的荒漠化進程正在成為研究關注的熱點之一。地處東亞的戈壁地區是世界上最主要的沙漠之一，然而至今沒有準確的有關戈壁沙漠的確切邊界及定義。利用高分辨率的MODIS數據和氣象干旱指數，英國牛津大學的Sternberg等對戈壁沙漠的邊界定義進行了改進，并發現在2000—2012年間，戈壁沙漠出現了萎縮之勢。戈壁沙漠的這種面積波動主要受降水驅動，這與中國和蒙古大量的有關人類引起荒漠化的報道并不一致。研究也注意到定義戈壁（邊界）的不精確性和20世紀80—90年代定義撒哈拉沙漠南部邊界的爭議存在驚人的相似之處。本研究在定義戈壁沙漠邊界時，參考了植被指數、干旱指數和地形圖，這種定義方法有助于理解該沙漠地區的“變綠”與“褐化”、人類活動和土地利用、生態生產力和正在改變的氣候。21世紀初至今，戈壁沙漠的平均面積為230萬km2，在面積上僅次于撒哈拉沙漠和阿拉伯沙漠。