編輯選編

通過人為調節太陽輻射將全球變暖限制到1.5℃是否比2.0 ℃能降低火災風險——Will fire danger be reduced by using solar radiation management to limit global warming to 1.5 ℃ compared to 2.0 ℃?Geophysical Research Letters, 2018, Vol. 45, No. 8.

2016年簽署的《巴黎氣候變化協定》承諾將全球平均氣溫的上升限制到2.0 ℃（同前工業化時代相比），而且努力將變暖進一步限制到1.5 ℃。廣泛認為這個目標的實現充滿挑戰，可能需要大量的行動，包括大幅度的減排、以及實施地球工程等減少到達地球的太陽輻射能量。英國氣象局Hadley中心的Burton等評估了一個理論上的使用太陽輻射管理將全球平均氣溫限制到比工業化前上升幅度在1.5 ℃以內的解決方案（基于HadGEM2‐ES地球系統模式），并使用McArthur火災危險指數評價了火災風險的變化。結果表明，與將升溫控制到2.0 ℃相比，將升溫限制在1.5℃，使得在全球范圍內，火災風險在大部分地區都減少了。平均而言，火災風險為“高”及以上的天數每年減少達30 d以上，雖然存在地區差異。比如，在某些地區（美國和亞洲的一些地區），火災風險為“高”及以上的天數增加了31 d以上。本研究強調需要徹底了解升溫到1.5 ℃對火災的潛在影響途徑，這種影響（同升溫到2.0 ℃）可能并不總是積極的。

物種組成和土壤性質對預測山地森林碳水關系變化的綜合影響 ——Integrating effects of species composition and soil properties to predict shifts in montane forest carbon–water relations.Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 2018, in press.

據估計，在全球范圍內，山地森林流域為40多億人提供了水源。氣候變化正在導致一些山地森林區域的森林物種組成和生產力發生改變，而生物和環境因素的相互作用，使得難以預測氣候變化下森林功能的變化，從而導致對陸地碳和水循環的不確定影響。為此，美國加州大學戴維斯分校的Maxwell等以加州內華達山脈為例，研究了樹木的生理特征和森林碳水利用之間的聯系，以找到山地森林生態系統中耦合碳水循環的主要不確定性來源。研究選取了一個1500 m海拔梯度的樣帶（代表了變化的氣候條件和土壤特征），確定了九個優勢種的內在水分利用效率（iWUE，定義為CO2凈同化與氣孔導度的比值）。研究利用葉片尺度的碳和氧穩定同位素比值測量結合實地和遙感生產力指標，揭示出iWUE的變化主要取決于葉特征（能夠解釋24%的變異），其次是生產力（能夠解釋16%的變異）、氣候（能夠解釋13%的變異）和土壤（能夠解釋12%的變異）。物種組成和土壤性質之間的重要交互被證明有助于預測森林碳水關系的變化。基于開始于20世紀50年代以及近年來不斷加強的觀測到的樹木種類組成的變化，在整個區域的混合針葉林中，通過蒸騰作用的水分損失有所增加（從10%～60%不等）。

2005和2010年亞馬孫雨林干旱事件之前的冠層生長的增強——Enhanced canopy growth precedes senescence in 2005 and 2010 Amazonian droughts.Remote Sensing of Environment, 2018, Vol. 211.

2005和2010年，亞馬孫南部發生了前所未有的干旱，導致樹木死亡和碳損失的急劇增加。為了更好地預測雨林對未來干旱的反應，有必要了解它在過去干旱事件中的行為。衛星可以為亞馬孫森林提供持續觀測。南京信息工程大學的劉毅等使用了一種被動微波植被水含量記錄（植被光學厚度，VOD），以及多種水文氣象觀測、常規衛星植被測量數據，研究了2005和2010年干旱期間的熱帶雨林冠層動力學。研究發現，在這兩年的干旱開始階段，即濕季—旱季的轉變季節（5—7月），在亞馬孫南部，VOD、葉面積指數（LAI）和增強型植被指數（EVI）出現了大規模的正異常。這些很可能是由于冠層生長的增強造成的。在旱季期間，降雨量的減少和輻射的增加可以被解釋為正常旱季條件的提前到來，從而促進了新葉生長和生態系統的光合作用，野外觀測也支持了這種假定。研究結果表明，在2005和2010年的干旱期峰值期（8—10月），降雨的進一步減少導致了水和熱脅迫的增加，超過了雨林的耐受限度，導致了普遍存在的VOD負異常。2005年主要在西部地區觀測到明顯的VOD負異常，2010年主要發生在中東部地區。在這兩個干旱年份中，具有顯著VOD負異常的總面積是相當的，但2005年顯著VOD負異常的平均幅度更大。這一發現與實地觀測一致，表明2005年生物量碳吸收的減少比2010年要大。因此在解釋亞馬孫干旱的生態影響時，應考慮到在干旱引起的衰老過程之前的增強的冠層生長。

公路建設對源于LANDSAT數據的陸面能量平衡和局地氣候的影響——Impact of highway construction on land surface energy balance and local climate derived from LANDSAT satellite data.Science of the Total Environment, 2018, Vol. 633.

公路的廣泛建設對景觀及其結構有重大影響。它們還能影響周圍地區的氣候和熱通量。高速公路建設導致植被消失后，用于植物蒸散發（潛熱通量）的太陽輻射能量減少，導致地表溫度升高，改變了當地氣候，增加了地表徑流。為了研究高速公路影響的程度和空間范圍，捷克南波希米亞大學的Nedbal評估了D8高速公路建設對太陽輻射能量分布（包括潛熱、感熱、地表熱通量）以及有關的地表參數（地表溫度和濕度）的影響。研究利用LANDSAT多光譜衛星圖像和野外氣象測量方法，對高速公路建設前后的地表功能參數和熱收支進行了計算。研究發現，四車道公路的建設，可以影響到公路軸線上垂直方向的90 m左右的景觀表面的熱平衡，也就是距其邊緣的75 m的垂直距離。這意味著降溫效果的降低，表示為潛熱通量的減少，因為通常在夏季的一天，每千米的降雨量可以達到43.7 m3。失去蒸發冷卻能力的地表會導致地表溫度上升高達7℃。

（以上由侯美亭選編）

“5.7”廣州特大暴雨分析與研究 ——《氣象》2018年第44卷第4期

2017年5月7日，廣州市增城區新塘鎮等地出現了小時雨量超過180 mm，3 h雨量超過330 mm的極端強降水事件，刷新多個雨量歷史紀錄，引起社會各方面的極大關注。《氣象》在2018年第4期集中刊登了3篇文章，從不同視角分析了此次暴雨過程：田付友等綜合使用多種觀測資料對本次極端強降水的觸發和發展時段的天氣實況特征、環流背景及對流的觸發和維持機制進行了詳細的分析。伍志方等利用常規觀測資料和廣州天氣雷達資料對此次暖區特大暴雨過程的天氣尺度背景、中尺度系統演變和可預報性進行了詳細分析，同時通過分析ECMWF集合預報中成功預報出廣州周邊地區出現局地強降水與預報了弱降水的成員間的差異，探討影響本次大暴雨發生的關鍵觸發因子。傅佩玲等利用雙偏振雷達、二維雨滴譜儀、微波輻射計和風廓線雷達等多種新型探測資料，分析這次短時暴雨的演變過程和降水特征，并通過大氣環境診斷和雙多普勒雷達風場反演方法研究其維持機制。

北極地區春季降水呈現固態向液態轉變的態勢——《科學通報》2018年 第63卷第12期

降水形態的變化可以影響地表的溫度和反照率，對下墊面物質和能量平衡、陸地水文及生態系統均產生極大影響。韓微等基于美國阿拉斯加8站和加拿大11站日平均氣溫和固態、液態降水資料擬合的固-液態降水臨界氣溫，辨析了1961—2010年環北極地區253個站點的降水形態時空變化特征。結果表明：60°N以北地區，降雨量占總降水量的比值（rainfall to total precipitation ratio，RPR）隨緯度升高而減小。RPR氣候平均態在夏季最高，秋季、春季次之，冬季最小。在不同季節，RPR變化趨勢存在明顯的區域差異。在春季，RPR變化趨勢較為一致，在北極大部分地區（82.46%站點）呈增加趨勢，且有22.37%站點通過顯著性水平檢驗，表明北極大部分地區春季降水在過去50多年間呈現由固態向液態轉變的趨勢。使用95%置信區間上限和下限臨界溫度對降水形態進行劃分和趨勢分析，其結果與使用最優解的計算結果一致。在北極冰雪開始消融的春夏季節轉換期（3—7月），阿拉斯加、中西伯利亞和北歐部分地區存在明顯的固態降水向液態降水轉變的趨勢，這一趨勢可能正在對北極地-氣相互作用施加著影響。

超強臺風Soudelor（2015）登陸前后局地強降水的動力過程分析 ——《中國科學（地球科學）》2018年第48卷第4期

潘勁松等基于中尺度站點觀測、雷達圖像、衛星紅外云圖和NCEP全球業務分析數據資料，詳細分析了2015年13號臺風Soudelor在華東地區尤其在浙江省沿海產生局地災害性強降水的分布、強度、觸發因子及相應的動力過程。這次臺風降水過程可分為4個階段：第一階段由臺風北側外圍環流偏東風分量與浙江沿海地形相互作用而產生；第二階段的降水強度最強，累積降水最大，是臺風內區主體環流與局地地形相互作用的結果；第三階段是由于臺風內區減弱，主要降水云帶在臺風東北側發展而形成；第四階段由于臺風環流與中緯度系統相互作用，使得降水云帶“北跳”至江蘇省中東部，引起浙江省內的降水迅速減弱。定量計算表明，“地形效應”對局地臺風降水增幅起確定性作用，其在臺風總體降水中占比達50%左右。臺風登陸后結構變化引起水汽輸送發生變化，進而引起臺風局地降水云帶發展的非對稱分布，是造成臺風強降水空間非對稱分布的主要因子。對此個例分析表明，影響中國沿海災害性強降水不僅與臺風強度、結構及外圍云帶緊密相關，其降水強度會因為臺風與沿海地形的復雜相互作用而增加，而其影響時間會因為由大尺度環流引導的弧線路徑而延長。此次臺風強降水過程的物理及動力分析可以用于指導對未來臺風降水災害的理解、預報及預防，尤其有益于由登陸臺風與沿海地形相互作用引起的閃雨、山洪、泥石流及洪澇災害的預報預警。

大氣環流形勢客觀分型及其與中國降水的聯系——《地球科學進展》2018年第33卷第4期

大氣環流異常是造成天氣和氣候變化的直接原因。以往對大氣環流形勢和中國降水關系的研究絕大部分是在對大氣環流形勢進行主觀分型和進一步診斷的基礎上來研究兩者的聯系。相對于對大氣環流形勢的主觀分析，客觀分型方法采用的指標更一致、標準更統一，能夠得到較多的大氣環流類型，目前得到了較為廣泛的應用。陳亮等利用歐洲中期數值天氣預報中心提供的1979—2016年的再分析資料（ERA-Interim），通過選擇逐日12 UTC的海平面氣壓、可降水量和700 hPa風速3個變量，應用傾斜旋轉T模態主成分分析方法對中國區域內的大氣環流進行了客觀分型，并進一步分析了不同大氣環流類型與中國區域降水之間的聯系。結果表明，不同大氣環流類型對中國區域降水趨勢和降水量的影響不僅在空間上存在差異，而且在季節上也不盡相同。總體表現為大氣環流類型對降水量大的區域和降水量多的月份影響較大，而對降水量小的區域和降水少的月份的影響較小。此外，與環流類型發生頻次對中國降水的影響相比，大氣環流類型發生頻次不變的背景下降水強度變化對中國降水趨勢的影響更加顯著。