編輯選編

編輯：張萌 侯美亭

利用溫室氣體監(jiān)測(cè)衛(wèi)星分析2009—2016年澳大利亞CO2濃度的時(shí)空變化及分布——Analyzing temporo-spatial changes and the distribution of the CO2concentration in Australia from 2009 to 2016 by greenhouse gas monitoring satellites.Atmospheric Environment, 2018, Vol. 192.

日本北海道大學(xué)的Yin等利用溫室氣體觀測(cè)衛(wèi)星（GOSAT）和軌道碳觀測(cè)衛(wèi)星（OCO-2），綜合分析了2009年6月—2016年12月澳大利亞CO2濃度的時(shí)空變化。在空間分布上，澳洲中部的CO2濃度一直高于其他地區(qū)，而該地區(qū)降水的缺乏被認(rèn)為是導(dǎo)致CO2濃度增加的主要原因之一。將結(jié)果與K?ppen-Geiger氣候分類相結(jié)合，發(fā)現(xiàn)CO2的空間分布與各種氣候類型之間存在著微妙的關(guān)系。降水、海溫、沿海浮游植物、植被覆蓋等因素共同影響澳大利亞CO2濃度的空間分布。結(jié)果表明，4個(gè)Ni?o帶的海溫異常將影響澳大利亞的降水和植被生長(zhǎng)，以及赤道中東太平洋的葉綠素總量，進(jìn)而影響澳大利亞的碳循環(huán)。根據(jù)Ni?o-3和Ni?o-3.4指數(shù)，研究期間發(fā)生了兩次ENSO事件。在2011年的La Ni?a事件期間，CO2增加率有所下降；而在2015 年的El Ni?o期間，CO2增加率出現(xiàn)了上升。研究認(rèn)為，澳大利亞海溫、降水、植被、ENSO事件、海洋化學(xué)過(guò)程和森林火災(zāi)都直接或間接影響了該地區(qū)CO2的時(shí)間變化。

氣候調(diào)節(jié)著全球生物多樣性與生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的關(guān)系——Climate mediates the biodiversity-ecosystem stability relationship globally.Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 2018, Vol. 115.

1999年，巴黎高等師范學(xué)院的Yachi等提出生物多樣性“保險(xiǎn)假說(shuō)”，該假說(shuō)認(rèn)為生物多樣性可以增加生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。最近的試驗(yàn)表明，生物多樣性對(duì)生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響也會(huì)受到氣候變化的影響，但迄今為止獲得的生物多樣性-穩(wěn)定性關(guān)系的大部分證據(jù)來(lái)自于在有限的氣候條件下進(jìn)行的局地研究。為此，西班牙胡安卡洛斯國(guó)王大學(xué)的García-Palacios等研究了全球范圍內(nèi)氣候是如何調(diào)節(jié)植物（類型和功能）多樣性與全球生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性之間的關(guān)系的。研究將14年的植物生物量的遙感觀測(cè)數(shù)據(jù)與對(duì)除南極洲以外所有大陸的123個(gè)旱地生態(tài)系統(tǒng)多樣性的實(shí)地調(diào)查結(jié)合起來(lái)。在大空間尺度的氣候和土壤條件下，73%的生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性變化（表征為時(shí)間平均生物量與標(biāo)準(zhǔn)差的比值）都能被解釋。植物多樣性對(duì)生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的積極作用，與氣候和土壤因素一樣重要。然而，研究也發(fā)現(xiàn)，在全球干旱梯度上，生物多樣性與生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性之間存在很強(qiáng)的氣候依賴性。結(jié)果表明，在低干旱水平下，葉片特征的多樣性可能會(huì)促進(jìn)生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定，而在最干旱的條件下，物種豐富度可能會(huì)起到更大的穩(wěn)定作用。本研究強(qiáng)調(diào)，為了盡量減少與植物生物量有關(guān)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)在時(shí)間上的變化，應(yīng)分別在低干旱和高干旱條件下特別提高植物的功能性和分類學(xué)多樣性。

QBO對(duì)海洋大陸MJO振幅的影響：物理機(jī)制和季節(jié)性——QBO influence on MJO amplitude over the Maritime Continent: Physical mechanisms and seasonality. Monthly Weather Review, 2019, Vol. 147, No. 1.

美國(guó)海軍學(xué)院的Densmore等利用1980—2017年平流層（100～10 hPa）日緯向風(fēng)資料的經(jīng)驗(yàn)正交函數(shù)分析，將準(zhǔn)兩年振蕩（QBO）根據(jù)平流層緯向風(fēng)方向和高度分層為4個(gè)相位對(duì)：中平流層?xùn)|向風(fēng)（QBOEM）、下平流層?xùn)|向風(fēng)、中平流層西向風(fēng)（QBOWM）和下平流層西向風(fēng)。利用實(shí)時(shí)多變量MJO（RMM）指數(shù)和向外長(zhǎng)波輻射（OLR）MJO指數(shù)（OMI）識(shí)別了1980—2017年MJO對(duì)流包絡(luò)向東穿越海洋大陸（MC）的Madden-Julian振蕩（MJO）事件。通過(guò)QBO相位對(duì)和MC（RMM相位4和5）的RMM振幅的比較可知，北半球冬季MJO事件在QBOEM期間振幅最強(qiáng)，在QBOWM期間振幅最弱，這與QBO驅(qū)動(dòng)的上對(duì)流層-下平流層（UTLS）靜態(tài)穩(wěn)定性差異相一致。此外，北半球冬季RMM事件在QBOEM期間增強(qiáng)，在QBOWM期間減弱。在OMI中，這些幅值變化一般向東移動(dòng)到東MC和西太平洋，這可能導(dǎo)致了RMM和OMI指數(shù)方法在結(jié)果上的不同。在北半球夏季，隨著東北向傳播的北半球夏季季節(jié)內(nèi)振蕩（BSISO）成為季節(jié)內(nèi)變化的主導(dǎo)模式，這些關(guān)系發(fā)生了逆轉(zhuǎn)。UTLS穩(wěn)定性距平的緯向差異與北半球冬季沿MC向東傳播的MJO事件的振幅變化保持一致，經(jīng)向穩(wěn)定性差異與北半球夏季沿MC向東北傳播的BSISO事件的振幅變化一致。

利用高分辨率衛(wèi)星產(chǎn)品對(duì)歐洲PM10和PM2.5地表濃度進(jìn)行貝葉斯地統(tǒng)計(jì)模擬——Bayesian geostatistical modelling of PM10and PM2.5surface level concentrations in Europe using high-resolution satellitederived products. Environment International, 2018, Vol. 121.

歐洲各地的空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)主要是基于地面觀測(cè)站，然而這些地面站太少，無(wú)法準(zhǔn)確評(píng)估空氣污染對(duì)整個(gè)歐洲大陸的暴露影響，而對(duì)高空間分辨率的格點(diǎn)化空氣質(zhì)量參數(shù)的精確預(yù)測(cè)的需求正在迅速增長(zhǎng)。為此，瑞士熱帶疾病與公共衛(wèi)生研究所的Beloconi等分析了衛(wèi)星衍生產(chǎn)品改善顆粒物（PM）估計(jì)的潛力。研究使用貝葉斯地統(tǒng)計(jì)模型，建立了污染物的空間分布和遙感預(yù)測(cè)因子之間的關(guān)聯(lián)，對(duì)46個(gè)歐洲國(guó)家的PM2.5和 PM10的年平均地表濃度進(jìn)行了估計(jì)，空間分辨率達(dá)到了1 km2，并將模型結(jié)果與地統(tǒng)計(jì)、地理加權(quán)和土地利用回歸模型進(jìn)行了比較。嚴(yán)格的模型選擇確定了對(duì)污染物估算貢獻(xiàn)最大的地球觀測(cè)數(shù)據(jù)。地統(tǒng)計(jì)模型優(yōu)于常用的土地利用回歸模型的預(yù)測(cè)能力。作為城市可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)的主要空氣質(zhì)量指標(biāo)，PM10和PM2.5的最終估計(jì)值表明，2016年，66.2%的歐洲人口呼吸的空氣超過(guò)了世界衛(wèi)生組織空氣質(zhì)量指南的閾值。本研究的估計(jì)結(jié)果可以幫助決策者和科學(xué)家評(píng)估長(zhǎng)期暴露于污染下對(duì)人類和生態(tài)系統(tǒng)健康的影響。

（以上由侯美亭選編）

智能手機(jī)參與大氣探測(cè)的研究進(jìn)展與展望——《地球科學(xué)進(jìn)展》2018年第33卷第12期

劉西川等撰文指出，隨著智能手機(jī)及嵌入式傳感器的發(fā)展和普及，出現(xiàn)了公眾利用智能手機(jī)探測(cè)大氣環(huán)境參數(shù)的非專業(yè)探測(cè)手段，無(wú)需額外專用儀器，具有硬件成本低、時(shí)空分辨率高、時(shí)空覆蓋廣等優(yōu)點(diǎn)，成為專業(yè)大氣探測(cè)的有效補(bǔ)充。在氣象業(yè)務(wù)、科研和公眾服務(wù)等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。目前我國(guó)在非專業(yè)大氣探測(cè)方面的研究較少，為了充分發(fā)揮這一非專業(yè)探測(cè)手段的效能，在分析現(xiàn)有智能手機(jī)及嵌入式傳感器技術(shù)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)介紹了智能手機(jī)應(yīng)用于降水、氣溫、氣壓、氣溶膠和輻射等參數(shù)測(cè)量的技術(shù)現(xiàn)狀，提出應(yīng)該從加強(qiáng)機(jī)理研究、挖掘可用信源、數(shù)據(jù)質(zhì)量控制、大數(shù)據(jù)處理技術(shù)以及與業(yè)務(wù)、科研、服務(wù)的匹配銜接等方面開(kāi)展研究，推動(dòng)智能手機(jī)參與大氣探測(cè)的研究與應(yīng)用。

北極濤動(dòng)主模態(tài)下北極冷空氣的優(yōu)勢(shì)路徑和影響地區(qū)的研究——《地球物理學(xué)報(bào)》2019年第62卷第1期

梁蘇潔等以拉格朗日觀點(diǎn)分析北極濤動(dòng)（Arctic Oscillation，AO），也被稱為北半球環(huán)狀模（Northern Hemisphere Annular Mode，NAM）的指數(shù)異常事件中北極近地面冷氣團(tuán)的活動(dòng)路徑，直接地表現(xiàn)出了異常事件中冷氣團(tuán)運(yùn)動(dòng)的優(yōu)勢(shì)路徑，從而反映出AO/NAM對(duì)地面氣溫的直接調(diào)控作用。在正AO/NAM指數(shù)異常事件中，極區(qū)近地面冷氣團(tuán)活動(dòng)軌跡以緯向環(huán)流為主，表現(xiàn)為環(huán)繞北半球中高緯地區(qū)的冷氣團(tuán)活動(dòng)軌跡特征明顯。而在負(fù)AO/NAM指數(shù)異常事件中，極區(qū)冷氣團(tuán)以反氣旋式軌跡流出極區(qū)后，流入中緯度海洋上的低氣壓區(qū)，這種由極區(qū)向中緯度地區(qū)流動(dòng)的經(jīng)向運(yùn)動(dòng)軌跡特點(diǎn)顯著。并且在指數(shù)下降的中后期出現(xiàn)兩種強(qiáng)烈影響歐亞大陸的運(yùn)動(dòng)軌跡。正負(fù)事件中冷氣團(tuán)運(yùn)動(dòng)軌跡很好地解釋了傳統(tǒng)公認(rèn)的AO/NAM對(duì)北半球不同地區(qū)冬季氣溫的影響。特別是對(duì)中國(guó)冬季氣溫的影響上，正AO/NAM指數(shù)異常事件中的中低層冷氣團(tuán)活動(dòng)有利于南支槽加深，進(jìn)而為南方地區(qū)冰凍雨雪天氣提供了有利條件；而負(fù)事件中的極地近地面冷氣團(tuán)可直接影響東北地區(qū)，形成寒潮降溫天氣。

海洋與臺(tái)風(fēng)相互作用研究進(jìn)展——《科學(xué)通報(bào)》2019年第64卷第1期

臺(tái)風(fēng)災(zāi)害是全球最主要的氣象災(zāi)害之一。到目前為止，人們已經(jīng)從大氣科學(xué)的角度對(duì)臺(tái)風(fēng)進(jìn)行了長(zhǎng)期系統(tǒng)并且卓有成效的研究。但人們對(duì)臺(tái)風(fēng)過(guò)程中海洋的劇烈變化及其對(duì)臺(tái)風(fēng)的反饋仍然缺乏足夠的認(rèn)識(shí)，這也成為限制臺(tái)風(fēng)研究和預(yù)報(bào)水平的一個(gè)瓶頸問(wèn)題。因此，海洋與臺(tái)風(fēng)在各種時(shí)空尺度上的相互作用機(jī)理及其對(duì)臺(tái)風(fēng)預(yù)報(bào)和短期氣候趨勢(shì)預(yù)測(cè)的貢獻(xiàn)是當(dāng)前國(guó)際海洋與大氣科學(xué)研究的重大前沿課題。周磊等基于國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃，總結(jié)了海洋與臺(tái)風(fēng)相互作用的最新研究成果，重點(diǎn)梳理了海洋中尺度過(guò)程對(duì)臺(tái)風(fēng)的影響與反饋、海洋與臺(tái)風(fēng)的低頻相互作用及其對(duì)短期氣候變化趨勢(shì)的影響、臺(tái)風(fēng)過(guò)程中的海洋多源資料同化及利用海氣耦合模式進(jìn)行臺(tái)風(fēng)預(yù)報(bào)等若干方面的研究進(jìn)展。最后，提出了今后在海洋與臺(tái)風(fēng)相互作用研究中需要關(guān)注和重點(diǎn)解決的若干關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題。

基于靜止軌道衛(wèi)星監(jiān)測(cè)中國(guó)大氣污染物的模擬分析——《中國(guó)科學(xué)（地球科學(xué)）》2018年第48卷第10期

陳曦等針對(duì)對(duì)流層主要污染物（對(duì)流層O3、NO2、SO2及HCHO）的高分辨率、高頻次監(jiān)測(cè)需求，開(kāi)展了基于靜止軌道衛(wèi)星監(jiān)測(cè)中國(guó)大氣污染物的模擬觀測(cè)實(shí)驗(yàn)。在參考現(xiàn)有極軌衛(wèi)星載荷的遙感監(jiān)測(cè)能力和儀器參數(shù)基礎(chǔ)上，根據(jù)靜止衛(wèi)星觀測(cè)模型，利用正演輻射傳輸模式模擬觀測(cè)光譜。根據(jù)最優(yōu)估計(jì)反演理論，分析光譜儀的主要指標(biāo)參數(shù)對(duì)各目標(biāo)氣體的反演敏感性和反演誤差?；诟髂繕?biāo)氣體反演精度需求，提出光譜儀的觀測(cè)波段、光譜分辨率和信噪比等關(guān)鍵指標(biāo)參數(shù)的建議方案。為評(píng)估選定的光譜儀參數(shù)能否滿足需求，利用大氣化學(xué)輸送模式模擬中國(guó)區(qū)域大氣成分的三維分布，進(jìn)行中國(guó)區(qū)域的模擬反演實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明，針對(duì)各目標(biāo)氣體，滿足反演需求的實(shí)驗(yàn)數(shù)目均達(dá)到90%左右。臭氧總量和平流層臭氧的反演精度可達(dá)到2%，且各氣體反演在太陽(yáng)天頂角高于70°范圍內(nèi)仍可以獲得有效數(shù)據(jù)。因此，所提出的靜止衛(wèi)星觀測(cè)方案和儀器參數(shù)方案具有一定可行性，為優(yōu)化將來(lái)中國(guó)靜止軌道衛(wèi)星光譜儀儀器指標(biāo)提供了理論依據(jù)和模擬工具。

全球和區(qū)域分析的混合方案對(duì)區(qū)域預(yù)報(bào)的影響試驗(yàn)——《氣象》2018年第44卷第12期

區(qū)域分析采用局地高密觀測(cè)資料，往往分析的中小尺度信息較豐富；全球分析同化全球覆蓋的衛(wèi)星觀測(cè)資料，而且不受側(cè)邊界條件影響，對(duì)天氣系統(tǒng)大尺度部分描述得更好。基于以上原因，為了提高區(qū)域模式的分析預(yù)報(bào)水平，莊照榮等嘗試在區(qū)域模式中引入全球分析中的大尺度部分，通過(guò)DCT方法對(duì)全球T639模式分析和區(qū)域GRAPES模式分析進(jìn)行譜分解，獲得綜合全球大尺度和區(qū)域中小尺度信息的混合分析。動(dòng)能譜分析結(jié)果表明，GRAPES分析場(chǎng)的動(dòng)能譜能量在中小尺度部分比T639全球分析略大，經(jīng)過(guò)混合分析后，動(dòng)能譜能量更接近理想曲線。一個(gè)月的分析預(yù)報(bào)試驗(yàn)結(jié)果表明，混合分析的高度、溫度和風(fēng)場(chǎng)的分析質(zhì)量有明顯提高，風(fēng)場(chǎng)6 h內(nèi)的預(yù)報(bào)也比區(qū)域分析有改進(jìn)；而且全國(guó)平均ETS降水評(píng)分在各個(gè)降水量級(jí)上都有明顯改進(jìn)。