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土壤濕度和氣候變化在2010年俄羅斯西部熱浪事件中的角色——Role of soil moisture versus recent climate change for the 2010 heat wave in western Russia. Geophysical Research Letters, 2016, Vol. 43, No. 6.

2010年，俄羅斯西部嚴重的熱浪事件被發現受到了人為氣候變化的影響。 此外，土壤水分—溫度反饋也被認為對異常高的溫度的累積具有重要影響。瑞士蘇黎世聯邦理工學院的Hauser等應用概率事件歸因框架和分析集合模擬量化了兩個因素的相對作用，區分了氣候變化和2010年土壤水分條件對年度最高氣溫的影響。2010年干旱的土壤條件使俄羅斯西部嚴重熱浪的風險增加了6倍，而氣候變化使熱浪風險大約增加了3倍。氣候變化和2010年的土壤水分條件產生的綜合影響使得熱浪風險合計增加了13倍。研究認為，導致2010年干旱土壤條件的內部氣候變率是形成極端熱浪的基礎。

利用水穩定同位素闡述土壤—植物—大氣界面的水文過程——Illuminating hydrological processes at the soil-vegetation atmosphere interface with water stable isotopes. Reviews of Geophysics, 2016, Vol. 54, No. 3.

水穩定同位素（18O和2H）是用來跟蹤土壤水分傳輸的理想示蹤劑。由于過去二十年的技術發展，土壤水穩定同位素數據變得更容易收集。因此，同位素方法在土壤中的應用正在快速增長。利用土壤水分穩定同位素的研究通常具有多學科性質，因為必須要考慮在包氣帶發生的各種過程的相互作用。德國弗萊堡大學的Sprenger等對改變土壤水分穩定同位素組成的水文過程和利用孔隙水穩定同位素的研究進行了綜述。所討論的過程包括來源于降水的水輸入，蒸發、蒸騰形式的水輸出，以及特定的流動和傳輸過程。由于地下水和溪流中的同位素信號與植被和土壤中的同位素信號存在差異，近來的研究提出了一種假設，定義為“植被和溪流經過不同的水匯（pool）回到水圈”，而這會影響到全球水文通量的劃分。基于文獻綜述和其他數據、建模結果的支持，本研究對該假設提出了不同的看法。對于兩個不同的土壤水匯，其中一個匯富集重同位素并且被植被使用，另一個匯不經歷同位素分餾而成為補給源，而滲流過程中水與新進入的雨水會繼續混合。如此，最初同位素富集在表土中的水隨著滲透深度的增加而失去了分餾信號，導致了地下水中未分餾的同位素信號。

植物水分脅迫的參數決定了陸—氣耦合強度——Plant water-stress parameterization determines the strength of land–atmosphere coupling. Agricultural and Forest Meteorology, 2016, Vol. 217.

在使用陸面模式（LSM）研究干旱發生期間大氣和植被之間的關系時，LSM通常都會用一個基本參數來描述植物對水脅迫的響應。荷蘭瓦赫寧根大學的Combe等指出，不同LSM中該參數的不同會導致陸面和大氣邊界層（ABL）之間的耦合強度（如碳和水交換的幅度）存在顯著差異。他們使用一個數值模式，將典型低矮植被的白天地表通量與對流性ABL動態過程進行耦合，以系統地分析植被對水脅迫的一系列響應。研究發現，在干土壤條件下，隨土壤水分含量的增加，植被對水分脅迫響應從敏感到不敏感的改變，對陸—氣耦合有相同的影響。同敏感植被相比，不敏感的植被可以使氣孔保持開放（以便蒸騰），這使大氣變冷，限制了ABL的增長。在干旱開始發展的階段，土壤水分的可利用性尚可，不敏感的植被響應首先會繼續蒸騰（最大可達4.6mm/d），以阻止大氣變熱。相比，更為敏感的植被響應會減少蒸騰（減少可達1mm/d），以防止土壤水分的消耗。但是當土壤水分下降到接近萎蔫點時，不敏感的植被會突然關閉氣孔，導致陸—氣耦合向以感熱交換為主導的機制轉換。研究進一步發現，對于不論敏感還是不敏感的植被響應，土壤水分的逐漸消耗對大氣變暖的貢獻都可高達6K，光合作用減少達89%，CO2富集達30ppm，但是對于不敏感的植被而言，所有這些影響都來得明顯要遲。

源自CMIP5模型輸出的歐洲生長季的持續時間和有效積溫的未來變化——Projections for the duration and degree days of the thermal growing season in Europe derived from CMIP5 model output. International Journal of Climatology, 2016, Vol. 36, No. 8.

全球變暖導致了生長季的延長。基于在RCP4.5和RCP8.5情景下的22～23個CMIP5全球模式的模擬輸出，芬蘭氣象局的Ruosteenoja等使用兩個閾值溫度5℃和10℃，對21世紀末歐洲生長季的長度和累積有效積溫（GDD）進行了預測。為了確定生長季的起始、終止和GDD，研究使用了兩種方法：先前開發的傅里葉方法（適用于長期平均）和新的溫度偏差積分法（適用于年際變化）。根據21世紀后期RCP8.5模擬的多模式平均值，對于歐洲大部分地區，生長季延長1.5～2個月，〉5℃的GDD增加60%～100%。對RCP4.5的響應，類似于RCP8.5，但在延長或增加幅度上更小。對不確定性方差的分解表明，未來近期內，內部變率的貢獻是明顯的，但到21世紀末，模式間差異占據主導。研究還發現，在未來幾十年，GDD低于過去（1971—2000年）的年份將變得非常罕見。

基于航拍數據的南極維多利亞地企鵝源溫室氣體排放量估算——《科學通報》2016年第61卷第30期

海洋動物是南極氣候變化的“生物指示劑”，其排泄物中豐富的碳（C）和氮（N）等營養物質為土壤中溫室氣體的產生與排放提供了有利條件，企鵝作為一種重要的海洋動物，其聚居區成為甲烷（CH4）和氧化亞氮（N2O）等溫室氣體排放的潛在“熱點”區域。然而，受企鵝數量遙感資料的限制，區域尺度上企鵝源溫室氣體排放總量尚缺乏精確估算。賀紅等以南極維多利亞地難言島企鵝聚集區為研究對象，基于0.1m分辨率航拍照片發展了面向像元的RGB顏色模型法（pixel-oriented RGB color model）識別企鵝數量，通過企鵝糞便CH4和N2O排放通量、企鵝排便量等數據建立了企鵝源溫室氣體估算模型。結果顯示，航拍照片中企鵝像元在RGB彩色空間模型中的R值（17104）與其他背景像元（＞110）存在顯著差異，該差異可以作為將企鵝與背景像元有效分離的理論依據；南極維多利亞地難言島企鵝總數為19150只，企鵝源CH4和N2O排放總量分別約為275和2.99 kg。

中國2050：氣候情景與胡煥庸線的穩定性——《中國科學（地球科學）》2016年第46卷第11期

王錚等基于N C A R/P S U的Reg CM4.0，取A1B情景對中國未來氣候變化作了模擬估計，結合1981—2000年數據和中國未來時期（2041—2060年）的溫度、降水模擬值，計算獲得了中國相應時期及未來時期的蒸發量模擬值，并且計算了中國的農業生產潛力，得到了中國各地區可能達到的期望農業產量。通過比較1981—2000年和未來（21世紀中葉）時期農業生產潛力的變化，發現屆時秦嶺淮河一線仍然是中國農業生產潛力變化的重要分界線，淮河以南地區農業生產潛力呈下降態勢，而淮河以北地區農業生產潛力呈上升趨勢，未來農業生產潛力的南北差距將有明顯的縮小，對中國東部地區而言未來以秦嶺淮河作為中國水稻和小麥的地理分界線可能會北推到黃河一線。更為重要的是，中國傳統上農業生產潛力分界線——胡煥庸線對中國農業的鎖定正在被突破。突破主要在云南省北部地區和川西地區，農業生產潛力明顯提高，秦嶺淮河以北的黃淮海平原地區的農業生產潛力也有了提高。農業生產潛力降低最大的區域集中在長三角地區、浙江、福建、貴州等南方省份。胡煥庸線以東秦嶺淮河線以北的東北、華北、關中地區，以及秦嶺淮河線以南、四川盆地地區的農業生產潛力上升幅度最為明顯。此外，研究了氣候變化下農業生產潛力的變化對中國人口分布的沖擊，發現由于氣候變化導致農業生產潛力提高的原因，胡煥庸線以西省區的人口占比將增長1.03%。氣候變化雖在一定程度上可以緩解中國東西部人口分布不均衡的現象，但并沒有從根本上破壞胡煥庸線的人口分布規律。

廣東野外雷電綜合觀測試驗十年進展——《氣象學報》2016年第74卷第5期

雷電野外科學試驗是認識雷電發生、發展物理過程及其致災機理的重要途徑，也是開展真實雷電電磁環境下雷電防護技術測試的重要方式。自2006年開始，中國氣象科學研究院和廣東省氣象局在廣州野外雷電試驗基地，持續合作開展了雷電野外綜合觀測試驗。張義軍等介紹了在人工觸發閃電和自然閃電物理過程及其雷電防護技術測試試驗等方面取得的若干研究結果。10年期間共成功觸發閃電94次，回擊電流峰值最大值為42kA，平均值為16kA；分析給出了自然閃電預擊穿過程電場變化脈沖特征類型和差異；觀測發現高建筑物上行連接先導可達幾百米甚至超過1km，其發展速度可達106m/s量級，下行先導與上行連接先導的連接呈多樣性；雷電防護技術測試試驗表明人工觸發閃電近距離電磁場耦合在架空線路上的感應電壓達到千伏量級，多回擊、長連續電流和地電位抬升是造成浪涌保護器（SPD）損害的主要因素；閃電定位系統探測性能的評估結果顯示粵港澳閃電定位系統的閃電和回擊的探測效率分別為96%和89%，定位誤差算術平均值為532m，回擊電流強度的估算值約為真實值的0.63倍。

全球變暖趨緩研究進展——《大氣科學》2016年第40卷第6期

近十幾年來，全球年平均表面溫度上升趨勢顯示出停滯狀態，即全球變暖趨緩，這引起了國際社會的廣泛關注，同時也引發了對全球變暖的質疑，各國氣候學家正努力就全球變暖趨緩的事實、原因及其可能影響展開研究。蘇京志等綜述了目前國內外對全球變暖趨緩的研究結果。多數科學家認可近十幾年來全球變暖停滯的事實，并認為太陽活動處于低位相、大氣氣溶膠（自然和人為）增加以及海洋吸收熱量是變暖停滯的可能影響因子，其中海洋（尤其是700m以下的深海）對熱量的儲存可能是變暖停滯的關鍵。國際耦合模式比較計劃第5階段中的模式并未精確地描述各種有利降溫影響因子的近期位相演變，因而其模擬的近期增暖趨勢較觀測偏強。由此推斷，變暖停滯主要是自然因素造成的，并且預測變暖趨緩將在近幾年或幾十年內結束（依賴于太平洋年代際振蕩的位相轉變），未來氣溫將仍主要受到溫室氣體增加的影響而表現出明顯的上升趨勢。因此，目前的全球變暖趨緩不大可能改變到21世紀末全球大幅度變暖帶來的風險。文章展望未來的研究熱點包括：精確估算全球氣溫和海洋熱含量的變率及其不確定性，海洋年代際信號（太平洋以及大西洋的年代際振蕩）的轉型機制，存儲在深海的熱量將在何時返回海洋表面及其對區域氣候的潛在影響。