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數(shù)值天氣預(yù)報(bào)檢驗(yàn)方法研究進(jìn)展——《地球科學(xué)進(jìn)展》2014年第29卷第3期

數(shù)值天氣預(yù)報(bào)檢驗(yàn)是改進(jìn)及應(yīng)用數(shù)值模式的重要環(huán)節(jié)。近年來(lái),模式檢驗(yàn)中的觀念不斷更新,適用于不同預(yù)報(bào)產(chǎn)品及不同用戶需求的模式檢驗(yàn)方法也不斷涌現(xiàn)。潘留杰等首先簡(jiǎn)單回顧了以列聯(lián)表為基礎(chǔ)的傳統(tǒng)的模式檢驗(yàn)方法。其次重點(diǎn)總結(jié)了伴隨高分辨率數(shù)值預(yù)報(bào)而出現(xiàn)的空間診斷檢驗(yàn)技術(shù),按照檢驗(yàn)?zāi)康牡牟煌?診斷方法可以歸納為：(1)基于濾波技術(shù)的分辨模式在不同時(shí)空尺度上預(yù)報(bào)能力的鄰域法、尺度分離法；(2)利用位移偏差診斷模式預(yù)報(bào)位置、面積、方位、軸角等與觀測(cè)差異的屬性判別法、變形評(píng)估法。然后闡述了集合樣本成員的概率分布函數(shù)(PDF)、集合預(yù)報(bào)與觀測(cè)概率分布函數(shù)相似程度、事件發(fā)生的概率預(yù)報(bào)等集合預(yù)報(bào)檢驗(yàn)方法。最后論述了空間診斷技術(shù)、集合預(yù)報(bào)檢驗(yàn)方法的適用領(lǐng)域,并討論了模式檢驗(yàn)中存在的一些問(wèn)題及未來(lái)的發(fā)展方向。

交互集合耦合模式系統(tǒng)模擬檢驗(yàn)——《地球物理學(xué)報(bào)》2014年第57卷第4期

清華大學(xué)地球系統(tǒng)科學(xué)研究中心在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)耦合模式(SC)的基礎(chǔ)上建立了交互集合耦合模式系統(tǒng)(IE),該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)不同大氣模式或者同一大氣模式采取不同初值組成的多個(gè)分量集合之后與海、陸、冰模式進(jìn)行耦合。辛?xí)愿璧壤猛淮髿饽Ｊ狡邆€(gè)不同初值分量與其他模式分量開(kāi)展在線集合耦合試驗(yàn),利用積分穩(wěn)定之后100年的試驗(yàn)結(jié)果,分析了IE在減小海氣界面大氣噪音的情況下,對(duì)北太平洋海表面溫度(SST)變率和ENSO的模擬,并與SC模擬結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比。分析表明,IE減小了北太平洋中高緯度SST方差的85%以上,表明該區(qū)域SST變率主要受大氣的影響,且主要是通過(guò)改變海表湍流熱通量實(shí)現(xiàn)的。黑潮延伸體區(qū)和北太平洋中部副熱帶渦旋區(qū)域平均SST 8年左右的低頻周期主要受來(lái)自大氣內(nèi)部動(dòng)力過(guò)程的驅(qū)動(dòng)。在集合耦合模擬中,無(wú)論是副熱帶渦旋區(qū)SST與ENSO的聯(lián)系,還是ENSO與北太平洋中高緯度SST的聯(lián)系都能模擬出來(lái),而標(biāo)準(zhǔn)模式未能模擬出這些現(xiàn)象,意味著大氣噪音過(guò)強(qiáng)將掩蓋ENSO與太平洋熱帶外SST的聯(lián)系。IE對(duì)與ENSO關(guān)聯(lián)的“太平洋—北美”(PNA)遙相關(guān)型的合理模擬,并通過(guò)湍流熱通量對(duì)海表溫度的影響,是其能夠更好模擬ENSO與北太平洋中高緯度SST關(guān)系的重要原因。文章通過(guò)分析驗(yàn)證了所建立的交互集合耦合模式系統(tǒng)的合理性,揭示了該系統(tǒng)在海氣相互作用研究領(lǐng)域方面具有一定應(yīng)用前景。

太陽(yáng)活動(dòng)與地球表面溫度變化的周期性和相關(guān)性——《科學(xué)通報(bào)》2014年第59卷第14期

趙新華等基于太陽(yáng)黑子歷史數(shù)據(jù)、太陽(yáng)總輻照(TSI)重構(gòu)數(shù)據(jù)和實(shí)測(cè)地球表面平均溫度數(shù)據(jù)(全球、陸地、海洋),利用小波分析和交叉相關(guān)分析等方法,考察了太陽(yáng)活動(dòng)和地表溫度變化在數(shù)百年時(shí)間尺度上的周期性及相關(guān)性。主要結(jié)果有：(1)在所考察的時(shí)間范圍內(nèi),太陽(yáng)活動(dòng)(包括黑子和太陽(yáng)總輻照)存在4個(gè)置信度高于95%(白噪聲)的主周期變化,分別為11a周期、50a周期、世紀(jì)周期和雙世紀(jì)周期全球溫度存在64.3a的主周期變化,接近太陽(yáng)活動(dòng)的50a周期；(2)太陽(yáng)活動(dòng)與全球溫度變化具有22,50a的顯著共振周期；(3)太陽(yáng)活動(dòng)與地表溫度長(zhǎng)期變化的相關(guān)性高于其短期變化的相關(guān)性,以黑子為例,它與地表溫度年均值的相關(guān)系數(shù)為0.31～0.35,11a滑動(dòng)平均值相關(guān)系數(shù)為0.58～0.70,22a滑動(dòng)平均值相關(guān)系數(shù)為0.64～0.78,太陽(yáng)總輻照與地表溫度的相關(guān)性高于黑子與地表溫度的相關(guān)性；(4)太陽(yáng)活動(dòng)在近100年里有明顯增強(qiáng),它與全球溫度(包括陸地、海洋)近100年的升溫是一致的,太陽(yáng)活動(dòng)與海洋溫度的相關(guān)性略高于太陽(yáng)活動(dòng)與陸地溫度的相關(guān)性。這些結(jié)果表明,太陽(yáng)活動(dòng)在百年時(shí)間尺度上對(duì)于地表溫度的變化具有不可忽略的影響。

黃山地區(qū)不同高度云凝結(jié)核的觀測(cè)分析——《大氣科學(xué)》2014年第38卷第3期

李力等為研究華東高山地區(qū)云凝結(jié)核(Cloud Condensation Nuclei, CCN)沿山峰的垂直變化特征,2011年6月利用云凝結(jié)核計(jì)數(shù)器(Cloud Condensation Nuclei Counter, CCNC)在黃山三個(gè)不同高度處對(duì)CCN進(jìn)行觀測(cè)。觀測(cè)結(jié)果表明,不同高度的CCN濃度隨時(shí)間的變化趨勢(shì)基本一致,CCN濃度隨高度的升高而減小,過(guò)飽和度為0.8%時(shí)山頂、山腰、山底CCN濃度平均值分別為1105.62、1218.39和1777.78cm-3,山底的高CCN濃度(大于1000cm-3)出現(xiàn)頻率大于山腰和山頂,表明山底受周邊污染源的影響較山頂和山腰大。山頂和山底的日變化曲線均為雙峰型,兩個(gè)峰值分別出現(xiàn)在午前和午后,與大氣邊界層高度及山谷風(fēng)變化有關(guān)。利用公式N=CSk擬合了山頂在不同天氣條件下CCN活化譜,并分析了其變化特征。結(jié)果顯示,晴天、雨天和霧天的C值分別為2798、384、765,小于一些污染城市,屬于清潔大陸型核譜。研究結(jié)果有助于改進(jìn)對(duì)華東背景地區(qū)云凝結(jié)核時(shí)空分布的認(rèn)識(shí),為該地區(qū)云霧核化在數(shù)值模式中的表達(dá)提供觀測(cè)依據(jù)和參數(shù)化方案。

深圳大氣PM2.5來(lái)源解析與二次有機(jī)氣溶膠估算——《中國(guó)科學(xué)：地球科學(xué)》2014年第44卷第4期

黃曉鋒等基于2009年全年在深圳開(kāi)展的PM2.5樣品采集與分析,應(yīng)用正向矩陣因子解析(PMF)模型對(duì)其主要來(lái)源及時(shí)空變化規(guī)律進(jìn)

行了解析,結(jié)果表明,深圳市區(qū)(大學(xué)城點(diǎn))大氣PM2.5年均濃度為42.2μg·m-3,其中二次硫酸鹽生成、機(jī)動(dòng)車排放、生物質(zhì)燃燒和二次硝酸鹽生成是最主要來(lái)源,對(duì)PM2.5總質(zhì)量分別貢獻(xiàn)了30.0%,26.9%,9.8%和9.3%；高氯源、重油燃燒、海鹽、揚(yáng)塵和冶金工業(yè)分別貢獻(xiàn)了PM2.5總質(zhì)量的2%～4%。不同源貢獻(xiàn)的時(shí)空變化規(guī)律顯示,機(jī)動(dòng)車排放主要為本地源,二次硫酸鹽和生物質(zhì)燃燒主要為區(qū)域源,而本地排放和區(qū)域傳輸對(duì)二次硝酸鹽生成都有重要貢獻(xiàn)。二次有機(jī)氣溶膠(SOA)的識(shí)別一直是顆粒物源解析的難點(diǎn),在研究中結(jié)合了PMF模型與OC/EC比值法對(duì)PM2.5中SOA進(jìn)行了估算,結(jié)果表明,深圳市區(qū)(大學(xué)城點(diǎn))PM2.5中SOA年均濃度為7.5μg·m-3,占有機(jī)物質(zhì)量的57%,機(jī)動(dòng)車排放是SOA前體物的最主要來(lái)源。研究可為國(guó)內(nèi)今后更廣泛深入地開(kāi)展PM2.5污染與源解析研究提供相關(guān)案例借鑒。

BJ-RUC系統(tǒng)模式地面氣象要素預(yù)報(bào)效果評(píng)估——《應(yīng)用氣象學(xué)報(bào)》2014年第25卷第3期

閔晶晶利用自動(dòng)氣象站逐小時(shí)地面觀測(cè)資料,采用客觀檢驗(yàn)方法對(duì)北京市氣象局快速更新循環(huán)預(yù)報(bào)(BJ-RUC)系統(tǒng)在2008—2010年5—9月的預(yù)報(bào)結(jié)果進(jìn)行檢驗(yàn),初步評(píng)估了BJ-RUC系統(tǒng)對(duì)地面氣象要素的業(yè)務(wù)預(yù)報(bào)性能。結(jié)果表明：BJRUC系統(tǒng)對(duì)地面氣象要素預(yù)報(bào)與實(shí)況的變化趨勢(shì)有很好的一致性。其中,2m溫度預(yù)報(bào)整體偏高,誤差范圍為―1.5～1.5℃,早上和傍晚偏大,正午偏??；2m相對(duì)濕度的預(yù)報(bào)整體偏低,誤差為―25%～0,白天偏大,夜間偏?。?0m風(fēng)速預(yù)報(bào)明顯偏大,午后尤為顯著,誤差為0.6～1.2m·s-1；6h累積降水的晴雨預(yù)報(bào)效果較好,TS評(píng)分可達(dá)到0.4。系統(tǒng)在初始起報(bào)時(shí)次的穩(wěn)定性較差,從第3個(gè)起報(bào)時(shí)次開(kāi)始逐漸穩(wěn)定,但預(yù)報(bào)誤差隨著預(yù)報(bào)時(shí)效的增長(zhǎng)逐漸增大,12h內(nèi)的預(yù)報(bào)誤差較小,預(yù)報(bào)結(jié)果較可靠,在短時(shí)臨近預(yù)報(bào)中具有參考價(jià)值。

雷暴潛勢(shì)預(yù)報(bào)中幾個(gè)基本問(wèn)題——《氣象》2014年第40卷第4期

王秀明等討論了基于雷暴發(fā)生三要素的雷暴潛勢(shì)預(yù)報(bào)思路在業(yè)務(wù)預(yù)報(bào)應(yīng)用中的一些具體問(wèn)題,澄清一些容易混淆的概念。內(nèi)容包括大氣層結(jié)不穩(wěn)定與對(duì)流；雷暴觸發(fā)機(jī)制與抬升作用及其與天氣系統(tǒng)的關(guān)系；如何處理雷暴發(fā)生三要素“足夠”的問(wèn)題；“流型識(shí)別”與“配料法”的綜合應(yīng)用等。層結(jié)不穩(wěn)定是雷暴發(fā)生三要素之一,也是短時(shí)預(yù)報(bào)分析的重點(diǎn),文章討論了各種中尺度不穩(wěn)定在雷暴發(fā)生中的作用,給出了估計(jì)CAPE值時(shí)空演變的著眼點(diǎn),對(duì)位勢(shì)不穩(wěn)定和對(duì)稱不穩(wěn)定概念及其判據(jù)進(jìn)行了較深入的討論。

京津冀區(qū)域大氣霾污染研究意義、現(xiàn)狀及展望——《地球科學(xué)進(jìn)展》2014年第29卷第3期

頻發(fā)的霾污染是目前京津冀最嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題。如何協(xié)調(diào)區(qū)域經(jīng)濟(jì)合理快速發(fā)展與防止大氣環(huán)境惡化,已經(jīng)成為公眾關(guān)注的焦點(diǎn),也是各級(jí)政府亟待解決的問(wèn)題之一。王躍思等對(duì)國(guó)內(nèi)外典型大氣污染事件的產(chǎn)生及治理歷程進(jìn)行了簡(jiǎn)要回顧；結(jié)合我國(guó)當(dāng)前霾污染問(wèn)題產(chǎn)生的特殊性,分析了京津冀區(qū)域霾污染研究對(duì)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展、氣候和環(huán)境變化、人體健康和區(qū)域和諧發(fā)展的現(xiàn)實(shí)意義；闡述了京津冀霾污染現(xiàn)象頻發(fā)的主要客觀要素和內(nèi)在原因,并分析了當(dāng)前研究工作中的不足。最后,在全球氣候變化的大背景下,推測(cè)了京津冀及東亞地區(qū)未來(lái)大氣污染的發(fā)展趨勢(shì)。

科學(xué)大數(shù)據(jù)與數(shù)字地球——《科學(xué)通報(bào)》2014年第59卷第12期

大數(shù)據(jù)研究正發(fā)展為科技、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)等各領(lǐng)域的關(guān)注焦點(diǎn),諸多國(guó)家已將大數(shù)據(jù)研究上升至國(guó)家戰(zhàn)略層面。郭華東從時(shí)空角度論述了大數(shù)據(jù)的緣起、內(nèi)涵與發(fā)展勢(shì)態(tài),分析了科學(xué)大數(shù)據(jù)成為科學(xué)研究新途徑的歷程——科學(xué)范式開(kāi)始從模型驅(qū)動(dòng)向數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)發(fā)生轉(zhuǎn)變。給出了科學(xué)大數(shù)據(jù)的定義及科學(xué)大數(shù)據(jù)計(jì)算的應(yīng)對(duì)策略。進(jìn)一步地論述了數(shù)字地球?qū)W科的基本理論框架和數(shù)字地球中的數(shù)據(jù)系統(tǒng),指出了數(shù)字地球?qū)W科具有大數(shù)據(jù)的鮮明特點(diǎn)。最后以“胡煥庸線”形成機(jī)理的空間認(rèn)知研究為例,具體闡述了數(shù)字地球?qū)W科中的大數(shù)據(jù)研究的理論和方法。指出試圖通過(guò)簡(jiǎn)單地堆砌、耦合“胡煥庸線”中的子系統(tǒng)和子過(guò)程的機(jī)理模型從而達(dá)到獲取“胡煥庸線”形成機(jī)理的空間認(rèn)知模型是不可行的,而應(yīng)該在數(shù)字地球平臺(tái)上對(duì)于海量空間數(shù)據(jù)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行虛擬匯聚,經(jīng)過(guò)一定流程的預(yù)處理過(guò)程,進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)空間的表征和建模,在精簡(jiǎn)的數(shù)據(jù)空間進(jìn)行挖掘和分析。

氣候變暖背景下青藏高原山地災(zāi)害及其風(fēng)險(xiǎn)分析——《氣候變化研究進(jìn)展》2014年第10卷第2期

崔鵬等基于青藏高原1930—2010年山地災(zāi)害實(shí)例,分析了氣候變暖對(duì)青藏高原山地災(zāi)害的影響。結(jié)果表明：在氣候變暖背景下,冰湖潰決災(zāi)害增多,冰川泥石流趨于活躍,特大災(zāi)害出現(xiàn)頻繁,災(zāi)害鏈生特征明顯,表現(xiàn)出時(shí)間和空間上的延拓性,巨災(zāi)發(fā)生概率增大；在藏東南地區(qū)表現(xiàn)出雨熱同期的氣候特征,構(gòu)成了利于冰川類泥石流形成的條件；波密縣城位于兩條泥石流危險(xiǎn)區(qū)的建筑物占地面積由1988年0.014km2擴(kuò)展到2012年1.004km2,人口與經(jīng)濟(jì)密集區(qū)與災(zāi)害高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)重疊,加之氣候變化導(dǎo)致的災(zāi)害危險(xiǎn)性增加,青藏高原災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)顯著增大。上述結(jié)果提供了氣候變化對(duì)青藏高原山地災(zāi)害影響的證據(jù),初步闡述了其影響特征,有助于山地減災(zāi)和進(jìn)一步認(rèn)識(shí)氣候變化對(duì)山地災(zāi)害的影響機(jī)理。

大氣環(huán)流模式反映降水低頻變化的能力如何——How well do general circulation models represent lowfrequency rainfall variability? Water Resources Research, 2014, Vol. 50, No. 3.

大氣環(huán)流模式(GCMs)提供了全球和大陸尺度大氣變量的可靠模擬,但是在區(qū)域至流域尺度上, GCMs對(duì)于與水資源管理有關(guān)的一些重要變量的模擬能力有限。與觀測(cè)相比,GCM模擬的一系列不確定性導(dǎo)致了輸出結(jié)果的短暫(隨時(shí)間而變化)和系統(tǒng)(不隨時(shí)間變化)的偏差。對(duì)水資源基礎(chǔ)設(shè)施管理而言, GCM的一個(gè)重要偏差是對(duì)降水低頻(或年際間)變化的代表性不足,這會(huì)影響到防洪和抗旱決策的制定。澳大利亞新南威爾士大學(xué)的Rocheta等給出了一個(gè)用于評(píng)估GCMs模擬低頻降水變化可靠性的判斷指標(biāo),稱作聚合持續(xù)評(píng)分(APS)。研究發(fā)現(xiàn)：(1)GCMs在捕捉觀測(cè)到的降水持續(xù)性方面,存在很大的空間差異；(2)GCMs普遍低估了降水的持續(xù)性特征；(3)進(jìn)行嵌套偏差校正后的輸出結(jié)果,對(duì)降水持續(xù)性的模擬有了顯著改善。研究認(rèn)為,一方面,參數(shù)化方案的改進(jìn)、更精細(xì)的模式分辨率和驅(qū)動(dòng)降水持續(xù)性的模式遙相關(guān)的改善可能對(duì)提高GCM降水低頻模擬能力至關(guān)重要；另一方面,GCM輸出結(jié)果的偏差校正技術(shù)的進(jìn)步和實(shí)施,能夠顯著改善降水低頻變化的模擬。

利用區(qū)域氣候模式對(duì)留尼汪島降水進(jìn)行高分辨率分區(qū)——Regionalizing rainfall at very high resolution over La Réunion island using a regional climate model. Monthly Weather Review, 2014, in press.

區(qū)域氣候模式(RCMs)將大尺度氣候信息降尺度到局地尺度時(shí),可能會(huì)受到地表?xiàng)l件的強(qiáng)烈影響。法國(guó)留尼汪大學(xué)的Morel等以位于印度洋西南的留尼汪島為例,評(píng)價(jià)了WRF RCM從日到季節(jié)尺度以及年與年之間的對(duì)留尼汪島降水變化的高分辨率(680m)分區(qū)能力。留尼汪島地形復(fù)雜,氣流上升運(yùn)動(dòng)異常激烈,大尺度大氣環(huán)流系統(tǒng),如熱帶氣旋(TC),可能對(duì)當(dāng)?shù)氐慕涤旮窬志哂蟹糯笮?yīng),只有由大尺度強(qiáng)迫并融合了小尺度過(guò)程的非常高分辨率的RCM,才可能適于模擬這種效應(yīng)。研究選取了兩個(gè)雨季(11—4月)：2000—2001年(異常干旱)和2004—2005年(異常濕潤(rùn))。利用回歸—克里格(RK)方法將雨量站觀測(cè)數(shù)據(jù)插值到WRF格點(diǎn)上,然后和WRF模擬的降水進(jìn)行比較。RK避免了站點(diǎn)到格點(diǎn)的比較問(wèn)題,但會(huì)受到取樣不完善的影響,因此其插值質(zhì)量需要進(jìn)行檢驗(yàn)。WRF模擬的季節(jié)降水量和觀測(cè)具有較好的一致性；然而在季節(jié)內(nèi)和日時(shí)間尺度上,二者差異比較明顯。這些差異看起來(lái)不能被觀測(cè)站點(diǎn)稀疏、RK質(zhì)量更不確定來(lái)解釋,因?yàn)樵赑iton de la Fournaise火山的東坡,WRF的模擬結(jié)果甚至比RK插值更接近觀測(cè)值。而對(duì)于2001年1月6日伴隨于熱帶氣旋Ando產(chǎn)生的強(qiáng)降水,WRF和RK的分歧較弱,顯示了WRF在極端事件期間的降水分區(qū)能力。

數(shù)值天氣預(yù)報(bào)在對(duì)流降水臨近預(yù)報(bào)中的應(yīng)用：近來(lái)的進(jìn)展與挑戰(zhàn)——Use of NWP for nowcasting convective precipitation: recent progress and challenges. Bulletin of the American Meteorological Society, 2014, Vol. 95, No. 3.

傳統(tǒng)意義上,降水臨近預(yù)報(bào)能力的提高很大程度上借助于觀測(cè)的外推,特別是雷達(dá)回波。近年來(lái),傳統(tǒng)外推和高分辨率數(shù)值天氣預(yù)報(bào)(NWP)技術(shù)的混合在臨近預(yù)報(bào)領(lǐng)域受到越來(lái)越多的歡迎,這也給NWP群體帶來(lái)了更多挑戰(zhàn),因?yàn)楦叻直媛蔔WP的臨近預(yù)報(bào)對(duì)初始條件及其質(zhì)量的要求要高于長(zhǎng)期NWP。近年來(lái),得益于計(jì)算資源的增加、高分辨率數(shù)據(jù)同化技術(shù)的進(jìn)步、顯式對(duì)流數(shù)值模擬的改善,NWP在臨近預(yù)報(bào)領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)取得了很大進(jìn)展。NCAR的孫娟珍等總結(jié)了這些進(jìn)展,并從降水系統(tǒng)的可預(yù)測(cè)性、改進(jìn)中尺度觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)的必要性和快速更新NWP和數(shù)據(jù)同化系統(tǒng)的改進(jìn)等幾個(gè)方面討論了下一步的挑戰(zhàn)。

氣候變暖背景下全球氣候類型地理分布的時(shí)空變化——Spatiotemporal change in geographical distribution of global climate types in the context of climate warming. Climate Dynamics, 2014, in press.

全球氣候分區(qū)是了解世界各地氣候特征的重要方式。氣候變暖背景下,全球氣候類型的地理分布會(huì)發(fā)生怎樣的變動(dòng)是一個(gè)重要問(wèn)題。世界通用的氣候分類法是柯本(K?ppen)分類法,由于柯本分類法比較主觀并且還考慮了植被分布等原因,故柯本分類法在研究氣候區(qū)變動(dòng)時(shí)有一定的局限性。為此,中科院大氣物理所的張先亮等基于CRU TS 3.1數(shù)據(jù)集中1901—2009年的全球陸地氣候數(shù)據(jù),利用K均值聚類方法研究了氣候變暖背景下全球氣候區(qū)分布的變動(dòng),并與柯本分類法進(jìn)行了對(duì)比。研究發(fā)現(xiàn),兩種方法得到的氣候類型的總體分布基本一致。并且,聚類方法劃分出的氣候類型和它們對(duì)應(yīng)的植被類型的分布也基本吻合。因此,在劃分世界氣候類型時(shí),聚類方法可作為柯本分類法的一種替換,但聚類方法的優(yōu)勢(shì)在于它是一種客觀分類法,而且不用像柯本方法那樣將植被分布作為參考信息。研究還分析了每隔25年全球氣候類型地理分布的時(shí)空變化,并用kappa值檢驗(yàn)了不同時(shí)段之間的空間一致性?？偟膩?lái)說(shuō),盡管近百年間全球溫度有一個(gè)明顯的增長(zhǎng)趨勢(shì),但氣候類型的總體分布沒(méi)有大的變化。不過(guò),南美洲和非洲的氣候類型分布卻出現(xiàn)了一些明顯變化。在南美洲,熱帶雨林氣候和冬季干旱的熱帶草原氣候的分布發(fā)生了大面積的變動(dòng)。在非洲,

熱帶雨林氣候、夏季干旱的熱帶草原氣候、冬季干旱的熱帶草原氣候、草原氣候和沙漠氣候都發(fā)生了大的變化。概況而言,在世界各個(gè)氣候類型中,熱帶雨林氣候、熱帶季風(fēng)氣候、草原氣候、沙漠氣候、和苔原氣候的地理分布容易發(fā)生變動(dòng),尤其是在氣候變化比較明顯的1976—2009年。

1900—2006年中國(guó)溫度距平序列的新估算和不確定性評(píng)價(jià)——A new estimate of the China temperature anomaly series and uncertainty assessment in 1900–2006. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 2014, Vol. 119, No. 1.

盡管上個(gè)世紀(jì)的全球氣候變暖已經(jīng)被充分認(rèn)識(shí)到,但在氣候變暖的地區(qū),如中國(guó),限于早期有限的觀測(cè),對(duì)過(guò)去百年來(lái)氣候變暖幅度的認(rèn)識(shí)仍然存在一些不確定性。不同研究組已經(jīng)獨(dú)立開(kāi)發(fā)了幾套中國(guó)20世紀(jì)的溫度距平序列,其中的不確定性主要來(lái)自于1950年以前稀疏的觀測(cè)。為減小這些不確定性,中科院地理所的王勁峰等將兩種新穎獨(dú)特的適用于一個(gè)空間異質(zhì)面上不同樣本情形的統(tǒng)計(jì)方法相結(jié)合,估算了中國(guó)的年平均溫度距平。這兩種方法分別被稱作B-SHADE和MSN,B-SHADE能夠彌補(bǔ)小的和具有潛在偏差的樣本, MSN方法能夠考慮到空間相關(guān)和異質(zhì)性問(wèn)題。研究發(fā)現(xiàn),1900—1999年間,BSHADE-MSN估算的結(jié)果為溫度上升了0.8℃(95%置信區(qū)間, 0.41～1.18℃),這顯著低于氣候距平方法和塊克里格法計(jì)算的溫度上升值。同現(xiàn)有其他研究相比,新的溫度距平序列顯示出1950年以前的中國(guó)存在輕微的變暖。迄今為止,對(duì)于1950年以后的變化,所有適用的方法都顯示出了較好的一致性,1950年以后有足夠的站點(diǎn)計(jì)算溫度距平序列。交叉驗(yàn)證表明,同本研究中評(píng)估的其他方法相比,新的區(qū)域平均氣溫距平系列產(chǎn)品具有更小的估計(jì)誤差方差和更高的精度。

氣候內(nèi)部變率和強(qiáng)迫氣候變化之間的可能交互——On the possible interaction between internal climate variability and forced climate change. Geophysical Research Letters, 2014, Vol. 41, No. 8.

最近十幾年來(lái),全球變暖速率有所放緩,這也被稱作全球變暖間隙,無(wú)論如何,這并不意味著人為溫室氣體強(qiáng)迫及其對(duì)氣候變化造成的影響(Forced climate change, FCC)出現(xiàn)了間斷。佛羅里達(dá)州立大學(xué)的呂建華等指出,無(wú)論是大西洋數(shù)十年振蕩(AMV)還是太平洋年代際振蕩(PDO),可能都會(huì)導(dǎo)致全球平均地表氣溫(SAT)的波動(dòng),從而引起SAT在年代際時(shí)間尺度上的交替的正/負(fù)趨勢(shì)。然而,平均狀態(tài)下,由溫室氣體強(qiáng)迫導(dǎo)致的SAT變化并不依賴于AMV和PDO的不同階段,這暗示了FCC和氣候內(nèi)部變率可能會(huì)線性疊加,導(dǎo)致了目前觀測(cè)到的全球平均SAT瞬態(tài)。不過(guò),另一方面,瞬態(tài)FCC的區(qū)域格局取決于內(nèi)部變率的不同階段,因?yàn)榇髿夂秃Ｑ蟓h(huán)流可能會(huì)受到氣候內(nèi)部變率的不同階段的影響。研究結(jié)果表明,氣候內(nèi)部變率和FCC的空間格局之間存在雙向互動(dòng)。

利用基于遙感的植被物候和生產(chǎn)力評(píng)估1999—2010年間歐洲的生態(tài)系統(tǒng)干旱足跡——Drought footprint on European ecosystems between 1999 and 2010 assessed by remotely sensed vegetation phenology and productivity. Global Change Biology, 2014, Vol. 20, No. 2.

干旱災(zāi)害對(duì)人類的影響不亞于其他任何自然災(zāi)害,但是目前對(duì)生態(tài)系統(tǒng)是如何應(yīng)對(duì)干旱的理解依然甚少。就此,歐盟委員會(huì)聯(lián)合研究中心下屬的環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展研究所的Ivits等分析了歐洲主要的生物氣候帶在1999—2010年間植被物候和生產(chǎn)力變化與干旱格局時(shí)空變化的聯(lián)系。本研究選取了標(biāo)準(zhǔn)化降水蒸散指數(shù)(Standardized precipitation evapotranspiration index,SPEI)反映干旱,生長(zhǎng)季長(zhǎng)度和植被生產(chǎn)力的變化源于基于遙感的歸一化植被指數(shù)(NDVI)序列?；趯?duì)干旱時(shí)空變異的主成分分析,識(shí)別出了歐洲1999—2010年間4大主要的干旱事件。對(duì)應(yīng)的分析顯示,在大陸尺度上,植被生產(chǎn)力和物候?qū)Ω珊凳录牟煌憫?yīng),主要與生態(tài)系統(tǒng)和土地覆蓋有關(guān)。其中,北歐和地中海生態(tài)系統(tǒng)的植被物候和生產(chǎn)力對(duì)干旱的脅迫更具耐性；而干旱情形下,西大西洋地區(qū)和東歐的植被生產(chǎn)力下降明顯,植物生長(zhǎng)季也明顯縮短,表明這些生態(tài)系統(tǒng)不能很好的緩沖干旱的影響。從氣候變化角度而言,干旱發(fā)生頻率和強(qiáng)度的增加可能會(huì)對(duì)這些生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生較大影響,從而應(yīng)強(qiáng)化這些地區(qū)的管理和適應(yīng)策略。

北半球森林生長(zhǎng)對(duì)干旱時(shí)間尺度的多樣性響應(yīng)——Diverse responses of forest growth to drought time-scales in the Northern Hemisphere. Global Ecology and Biogeography, 2014, in press.

西班牙Pirenaico生態(tài)研究所的Vicente-Serrano等使用氣候干旱指數(shù)SPEI和1657個(gè)站點(diǎn)(主要位于北美和歐洲)的樹(shù)木年輪數(shù)據(jù),分析了北半球樹(shù)木生長(zhǎng)對(duì)不同時(shí)間尺度干旱的響應(yīng),以確定植被對(duì)干旱的響應(yīng)格局是否受到了不同氣候和森林特征的驅(qū)動(dòng)。研究使用相關(guān)分析量化了樹(shù)木生長(zhǎng)對(duì)不同時(shí)間尺度干旱的響應(yīng),然后,使用主成分分析(PCA)對(duì)相關(guān)分析的結(jié)果進(jìn)行了總結(jié),使用預(yù)測(cè)判別分析(PDA)估計(jì)了不同環(huán)境因素的貢獻(xiàn)。結(jié)果顯示,不同森林類型的樹(shù)木生長(zhǎng)對(duì)干旱的響應(yīng)存在明顯差異：(1)在半干旱地區(qū),森林主要響應(yīng)于長(zhǎng)時(shí)間尺度的干旱；(2)半濕潤(rùn)條件下,森林主要響應(yīng)于中—長(zhǎng)時(shí)間尺度干旱；(3)在潮濕(非常潮濕的地區(qū)除外)、寒冷地區(qū),森林對(duì)短期干旱的響應(yīng)尤為明顯。