气候—碳敏感性与碳—气候响应

http://www.natureasia.com/ch/nature/updates/index.php?i=72695&issue=7248

迄今为止，描述和预测气候对由人类活动产生的二氧化碳排放的响应的工作都集中在气候敏感 性上：与二氧化碳数量加倍相关的平衡温度变化。但最近的研究工作表明，这种“Charney”敏感性（根据1979年首先采用这种方法的气象学家Jule Charney命名）可能是对地球系统全面反应的一种不全面表征，因为它忽略了碳循环、气溶胶、土地利用和陆地覆盖的变化。Matthews等人提出关于 气候系统对人类活动产生的二氧化碳排放的响应的一种新的度量，即碳—气候响应，或称CCR。他们将一个简化的气候模型、来自最近一次模型相互比较的一系列 模拟结果以及历史上的约束因素结合起来，发现排放1万亿吨碳将引起1.0至2.1摄氏度的全球变暖，而且与排放的时间点或大气中二氧化碳浓度无关，这个 CCR值与对21世纪的模型预测结果是一致的。

台风在台湾东部触发慢地震

http://www.sciencenet.cn/htmlpaper/2009616112535786445.shtm

图片说明：这张图描绘了压力变化如何影响到台湾东部地区的滑动。

（图片来源: Alan Linde）

科学家做出了一项令人惊奇的发现：台风至少会在台湾东部触发慢地震（Slow earthquakes）。慢地震是非暴力性质的断层滑动事件，它需要经过数小数或数天释放它们拥有的强大能量，而不是在无情的数秒到数分钟的时间里释 放。这组科学家在6月11日《自然》杂志上发表的一项研究中讨论了他们的数据。

“从2002年到2007年，我们利用设置在地下650到870英尺（200-270 米）的高灵敏度的钻孔应变计监测台湾东部的形变。这些装置也探测到了岩石的细微运动和扭曲，”该文章的作者之一、卡内基研究院地磁部门的Selwyn Sacks解释说。“我们还测量了大气压力的变化，因为它们常常成比例地产生应变的变化，然后我们可以减去这种变化。”

台湾在每年的下半年经常遭遇台风，但是在一年的前4个月没有台风。在这项为期5年的研究 中，这组科学家——包括第一作者Chiching Liu发现了20次慢地震，每次都持续了数小时到一天以上的时间。这组科学家在没有台风的季节也没有探测到任何慢地震事件。这20次慢地震中的11次恰逢 台风。这11次慢地震也更强，并且具有比其他慢地震事件的复杂波形更多的特点。

“这些数据在发现台风是这些慢地震的触发者方面起了毫不含糊的作用。它们恰巧同时出现的可能性极小，”该研究的作者之一、卡内基研究院的Alan Linde说。

这些低压如何触发了慢地震？台风减小了这个地区的陆地上的大气压力，但是没有影响到海底 的情况，这是因为水在这个地区运动，让压力相等。一个倾斜断层一侧之上的压力减少倾向于让断层松开。“这个断层遇到了或多或少的持续的应变和应力积 累，”Linde说。“如果它接近于破坏，这种由于台风的低压造成的小扰动可能让它超过破坏的极限；如果没有台风，应力将继续积累，直到它不需要触发者就 会破坏。”

“令人感到吃惊的是，地球的这片区域没有重大地震，而且较大的地震也相对较 少，”Linde指出。“相比之下，日本西南部的南海海槽的板块聚敛率是每年4厘米，而这导致了每100年到150年发生一次8级地震。但是台湾南部的活 动来自同样的两个板块的聚敛，而且菲律宾海板块与欧亚板块的聚敛率是南海海槽的两倍。”

这组科学家猜测台湾东部破坏性的地震很少的原因是慢地震就像阀门一样，经常性地释放了这个断层的一小部分的应力，消除了一种情况，即一长段断层维持高应力直到它在一场巨大的地震中破裂。这组科学家如今正在为这项研究扩展他们的仪器并进行监测。

研究称全球变暖影响农业生产

http://www.sciencenet.cn/htmlpaper/20096121430189686425.shtm

美国研究人员6月11日发表报告说，根据对地球过去10万年气候变化的研究，可以推测如果全球变暖导致未来地球气候剧烈变化，热带地区将会更加干旱，一些人口稠密地区农业产量可能会大幅降低。

来自俄勒冈州立大学等机构的研究人员在新一期《科学》杂志上介绍说，大气中氧及其同位素含量比较稳定，只有地球环境剧烈变动才对二者的比例产生较大影响。他们根据南极洲以及北极格陵兰岛冰芯气泡中的氧同位素在过去10万年中的变化，推测了这一时间段地球植被的变化。

另外，研究小组还利用其他研究人员对中国发现的古老石笋进行的研究佐证了他们的判断。这些石笋可以揭示地球过去几十万年间的降雨水平。

研究人员说，冰芯数据和石笋研究传递了同样的信号——在遥远的过去，地球气候的急剧变化曾导致季风活动发生变化，降雨向海洋集中，陆地则出现大面积干旱，印度、东南亚以及北美部分地区植被大幅减少。

研究人员说，季风活动受气候变化密切影响，全球变暖将来可能会通过影响季风活动来影响地球的降雨模式，使一些受季风影响的人口稠密地区的农业产量大幅降低。

Nature vol.459 (7249), (18 Jun 2009)

始新世-渐新世过渡时期北半球状况

http://www.natureasia.com/ch/nature/updates/index.php?i=72725&issue=7249

在距今大约3350万年前（始新世-渐新世过渡时期），地球的气候从“温室”变成“冰室”状态。大陆尺度的冰层大约这个时候出现在南极洲，同时大气中二氧 化碳含量减少，但是，尤其对北半球高纬度地区而言，我们对当时的气候发生了什么变化相对来说一无所知。为了了解关于北半球状况的更多情况，Eldrett 等人对挪威-格陵兰海中的海洋沉积物中所保存下来的陆地孢子和花粉进行了分析。他们发现，在始新世-渐新世过渡时期之前，最冷月平均温度下降了约5 °C，季节性增强了。

Letters to Nature p.965

《科学》：气候变化致英国绵羊体型变小

在此案例中，气候变化的影响超过了自然选择的影响

http://www.sciencenet.cn/htmlnews/2009/7/221111.shtm

图片来源：A. Ozgul/Science

英国一项最新研究表明，气候的不断变暖，使得英国一种绵羊的体型越变越小。

英国帝国理工学院等机构的研究人员在7月2日美国《科学》杂志网络版上报告说，在英国苏 格兰的某个岛上，以前夏天绵羊都要靠多吃草来增加体重，这样才能渡过难熬的冬天，因此长期以来都是体型更大的绵羊更适宜生存。但是研究人员却发现，过去 24年来这种绵羊的体型平均缩小了5%。

由于这个岛孤立于海中，这期间并没有引入其他羊种，因此可以排除外来基因的影响。研究人 员因此推断，这种绵羊体型变小的主要原因是气候变化。全球变暖使得冬季缩短，不再像以前那么难熬。另外，更温暖的气候也使得羊能吃到草的时间越来越长，这 些都使得体型较小的羊也能更好地生存。

研究人员说，在这个案例中，气候变化的影响超过了自然选择的影响。这也提醒人类，全球气候变化所造成的影响是多么广泛，未来在自然种群中发生各种变化的复杂性也会进一步增大。

《科学》：太平洋近年出现新型厄尔尼诺现象

http://www.sciencenet.cn/htmlnews/2009/7/221126.shtm

美国研究人员7月2日公布的研究成果显示，太平洋中部赤道海域近年来以准周期的形式出现一种新型厄尔尼诺现象，在其形成的年份里，北大西洋形成了比正常年份更多的飓风。

这项研究由佐治亚理工学院的彼得·韦伯斯特等人完成，他们通过卫星数据、热带风暴记录以及气候模型得出了这一结论。相关研究成果刊登在新一期美国《科学》杂志上。

厄尔尼诺现象是太平洋赤道海域水温异常升高引起的一种异常气候现象，通常形成于太平洋东部赤道海域。在出现厄尔尼诺现象的年份里，来自太平洋的暖空气会向东运动到大西洋，导致大西洋的表层水温升高，从而影响到大西洋飓风的形成。

韦伯斯特介绍说，普通厄尔尼诺现象出现在东太平洋，在其形成的年份里，大西洋上形成的飓 风一般少于正常年份。而这种新型厄尔尼诺现象出现在太平洋中部赤道海域，在其形成的年份里，北大西洋上形成的飓风比正常年份多。不过，这种新型厄尔尼诺现 象更容易预测，因此有助于科研人员更准确地预测北大西洋飓风的形成以及这些飓风如何影响墨西哥湾以及中美洲。

研究人员目前尚不清楚为何会出现这种新型厄尔尼诺现象，只是推测它可能是普通厄尔尼诺现象对大气变暖作出的反应。

研究人员还分析说，在拉尼娜现象出现的年份，北大西洋飓风比正常年份要多，但拉尼娜现象近年来似乎也在发生变化。韦伯斯特等人将作进一步研究，分析厄尔尼诺现象和拉尼娜现象发生变化的原因。

拉尼娜现象也称反厄尔尼诺现象，指太平洋东部和中部赤道海域的水温大范围持续异常变冷，这一现象发生时也会引发全球性气候异常。

本世纪中叶后北方沙漠化持续发展

http://www.sciencenet.cn/htmlpaper/2009619152113786465.shtm

本世纪中叶后，流动、半流动沙丘、戈壁、干草原等地貌景观将覆盖绝大多数中国北方干旱半干旱区，居民的生存受到沙漠化的严重威胁。

这是最近中国科学院寒区旱区环境与工程研究所研究员王训明等根据沙丘活动指数变化，并结 合IPCC所发表的多种温室气体排放情景假设下的气温、降水和风速等的预测数据，以及结合HadCM3和ECHAM4气候研究模式，对中国北方干旱、半干 旱区21世纪的沙漠化趋势进行研究后得出的结论。该项研究结果发表在《地球与行星变化》（Global and Planetary Change）上。

研究结果表明，在2010～2099年内，中国北方中部地区沙漠化将会持续逆转并有利于 此区的农牧业发展，而干旱、半干旱区东部的沙漠化将会持续发展并对粮食生产造成严重影响。其中，从2010年到2039年，大多数地区沙漠化受气候变暖的 影响不是很强烈，但自2040年后，气候变暖将导致潜在蒸发量的显著增加，中国北方东西部干旱、半干旱区沙漠化将持续发展，农牧业产量下降，进而对中国的 粮食安全造成严重威胁。

研究也显示，HadCM3和ECHAM4模式的预测结果有一定的差异。例 如，HadCM3表明2010～2099年春季中国北方沙漠化将发生逆转，而ECHAM4则显示沙漠化将稍有发展。夏季沙漠化的发展趋势也有所差异，其 中，2010～2039年间，在中国干旱半干旱区的西部，HadCM3模式显示沙丘的活动性将降低，沙漠化逆转；而ECHAM4模式则显示这一地区沙漠化 将稍有发展。但两种模式的模拟结果均显示，2040年，特别是2070年以后，沙丘活动性将明显增强，沙漠化迅速发展。此外，两个模式的预测结果均表 明，2010～2099年秋季东部地区沙漠化将会发展，中部逆转。2040年以后，秋季的沙漠化将会扩展且延伸到中国干旱半干旱区的西部，而自2010至 2099年，冬季沙漠化将无明显发展。

最后，王训明等采用1960～2000年中国北方的温度、降水和风速等数据进行了结果验 证，显示两种模式的分析结果与实测数据的空间和季节变化趋势基本一致，具有相当高的可靠性。但ECHAM4对于干旱半干旱区东部地区沙漠化具有很好的模拟 效果，而HadCM3则很好地模拟了整个干旱、半干旱地区。（来源：科学时报 王进东）

揭开东南亚热带雨林历史变化之谜

http://www.sciencenet.cn/htmlpaper/2009630116576076510.shtm

了解森林的生物地理历史变化对预测森林对未来气候变化的响应至关重要。然而，生物地理受 古地质、古气候及生物迁移和扩散多个因素影响，科学准确的预测并非易事。中国科学院西双版纳热带植物园生态进化组的Charles H. Cannon研究员与英国伦敦大学皇家霍洛威学院、加拿大阿尔伯塔大学科学家合作，通过生物地理学、环境科学、古气候学和地质学等多个学科手段，重现了东 南亚巽它大陆（ Sundaland ）过去一百万年森林的历史变化，揭开了东南亚热带雨林生物地理历史变化之谜。该重要研究成果于6月19日在美国《国家科学院院刊》（PNAS）在线发表。

巽它大陆是东南亚的一个生物地理学区域，包括马来半岛和由苏门答腊、爪哇、婆罗洲及周围 小岛组成的马来群岛。该区域拥有全世界生物物种最丰富的热带雨林，同时也是世界上地质历史变迁最复杂的地区，长期被生物地理学家所关注。 Charles H. Cannon 研究员等利用古气候变化数据和冰河时期的海平面变化数据建立模型，来了解该地区热带雨林的变化历史。研究结果表明，目前在巽它大陆分布的热带雨林并不代表 其生物地理历史，而是经历过去一百万年冰川消失过程的残存，正处于其“避难”阶段。当今该地区发生的大量人为破坏活动，例如砍伐自然林、 开垦种植园等，迅速地减少了森林面积，进一步恶化了处于种群遗传瓶颈状态的雨林。因此，这成果对提高人们对保护巽它大陆热带雨林紧迫性和重要性亦具有重要 意义。

Charles H. Cannon研究员 1987 年以来长期从事东南亚热带雨林研究，对热带森林植物基因组学、地理信息系统、壳斗科生物地理与进化、热带雨林保护等有着广泛的兴趣，2007 年被聘为版纳植物园全职研究员、生态进化组组长。（来源：中国科学院昆明分院）

氢氟碳化物也能导致气候变暖

http://www.sciencenet.cn/htmlpaper/20096301147191226516.shtm

据6月23日物理网报道，近期美国《国家科学院院刊》（PNAS）刊登的研究文章称，氢氟碳化物（HFCs）在导致气候变暖的各种因素中所起的作用会越来越大，需要引起人们的关注。

报道称，由美国国家海洋和大气管理局地球系统研究实验室的科学家们所进行的研究表明，氢 氟碳化物对气候的影响可能远比人们所预想的要大。氢氟碳化物虽然不含有破坏地球臭氧层的氯或溴原子，但却是一种极强的温室气体，其对气候变暖的作用远比等 量的二氧化碳要强，有的氢氟碳化物的致暖效应要比二氧化碳高几千倍。虽然目前氢氟碳化物对气候变化的影响还很小，不足二氧化碳的1%，但到2050年，氢 氟碳化物对气候变暖的贡献比例将上升至二氧化碳的7%至12%。而如果经过国际努力能够成功稳定住全球二氧化碳排放量的话，氢氟碳化物对气候变暖的影响会 变得更加至关重要。

研究人员在报告中指出，如果全球氢氟碳化物的消费量每年减少4%，那么在2040年由其引起的气候变暖将达到峰值，随后在2050年前会开始下降。

氢氟碳化物是有助于避免破坏臭氧层的物质，常用来替代耗臭氧物质，如广泛用于冰箱、空调 和绝缘泡沫生产的氯氟烃（CFCs）。1987年《蒙特利尔议定书》中提出要逐步淘汰氯氟烃和其他耗臭氧物质的使用，结果导致了氢氟碳化物的广泛应用。预 计在未来几十年里，氢氟碳化物的使用量会不断增长。1997年《京都议定书》中将氢氟碳化物列为温室气体。（来源：科技日报 刘海英）

北半球永冻土中可能储有1.5万亿吨碳

http://www.sciencenet.cn/htmlpaper/2009731426527306575.shtm

一个国际研究小组日前公布研究报告称，北半球永冻土层中冷冻碳的储量可能超过1.5万亿吨，是此前估计的两倍左右。

研究人员表示，这些冷冻碳主要分布在北极以及加拿大、哈萨克斯坦、蒙古国、俄罗斯、美国、格陵兰等国家和地区，储量约为目前大气中碳含量的两倍。一旦气温升高导致永冻土层开始融化，大气中两种温室气体——二氧化碳和甲烷的含量将急剧增多，从而进一步加速全球变暖。

研究人员预计，这些永冻土层中的碳在本世纪全球气候变化过程中将产生重要作用。

这项研究由加拿大农业和粮食部、澳大利亚联邦科学和工业研究组织以及美国佛罗里达大学研究人员联合完成，研究成果本周刊登在美国地球物理学联合会出版的《全球生物地球化学循环》（Global Biogeochemical Cycles）杂志上。（来源：新华网 任海军）

Nature vol.459 (7249), (18 Jun 2009)

始新世-渐新世过渡时期北半球状况

http://www.natureasia.com/ch/nature/updates/index.php?i=72725&issue=7249

在距今大约3350万年前（始新世-渐新世过渡时期），地球的气候从“温室”变成“冰室”状态。大陆尺度的冰层大约这个时候出现在南极洲，同时大气中二氧 化碳含量减少，但是，尤其对北半球高纬度地区而言，我们对当时的气候发生了什么变化相对来说一无所知。为了了解关于北半球状况的更多情况，Eldrett 等人对挪威-格陵兰海中的海洋沉积物中所保存下来的陆地孢子和花粉进行了分析。他们发现，在始新世-渐新世过渡时期之前，最冷月平均温度下降了约5 °C，季节性增强了。

Letters to Nature p.965

doi:10.1038/nature08088