原标题：兰州大学研究团队发现平流层大气反馈对北极深厚增温具有重要贡献

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过去的十几年中，北半球中纬度地区频繁遭受极端冷事件的袭击（如：2008年我国南方雪灾、2016年“霸王”级寒潮、2018年欧洲“野兽”级寒潮），这些事件造成了严重的人员伤亡和巨大的经济损失。以往的研究表明，北极海冰的急剧减少是这些极端冷事件的成因之一，但是这两者的联系到目前为止仍存在很大的争议和很多未解决的问题。最近的研究表明，贯穿整个北极对流层（距地面10公里以下）的增温异常，即深增温，能够激发较强的冬季中纬度降温，而被限制在极地近地面的增温异常，即浅增温，造成的降温则较弱。因此，北极增温垂直结构可能是北极海冰与中纬度天气气候联系的关键，然而海冰与上述北极增温垂直结构的联系目前还未被澄清。此外，以往的研究指出，平流层（距地面10-50公里）与对流层大气的相互作用在海冰与中纬度天气气候的联系中扮演了重要的角色，但这种相互作用在海冰对北极增温垂直结构的可能影响中起到的作用目前也没有定论。

为解决上述问题，近日，兰州大学大气科学学院田文寿教授研究团队及国外合作者在《npj Climate and Atmospheric Science》（气候与大气科学）发表题目为“Important role of stratosphere-troposphere coupling in the Arctic mid-to-upper tropospheric warming in response to sea-ice loss”（平流层-对流层耦合在海冰减少造成的北极中上对流层增温中的重要作用）的科研论文，发现了北极海冰减少与北极增温垂直结构的联系及平流层大气反馈在其中的重要贡献。

研究发现，随着北极海冰的减少，北极地区会出现导致北极深增温（见图1a-c）。研究还发现，而当不考虑平流层大气的反馈时，海冰减少导致的北极增温被限制在了对流层低层，即浅增温（见图1d），这表明平流层-对流层相互作用在海冰导致的北极深增温中起到了重要的作用。他们的研究一方面揭示了平流层大气的反馈在北极增温中重要性，也为近些年提出的北极海冰与中纬度天气气候的联系提供了新的科学证据，有助于利用北极海冰和平流层过程提高极寒天气的短期气候预测水平。该论文的第一作者为兰州大学大气科学学院博士研究生徐勉，通讯作者为田文寿教授和张健恺教授。

该研究成果得到了国家自然科学基金项目（42071296和41930111）及中央高校基本科研业务费专项资金（lzujbky-2022- 09）资助。

成果链接：https://www.nature.com/articles/s41612-023-00333-2

图1. （a）从ERA-5再分析资料得到的1979-2020年BKS海冰密集度回归冬季纬向平均气温的回归系数分布，并乘以BKS低海冰年份和高海冰年份密集度之差。（b）PAMIP多模式大集合模拟得到的pdSST-futBKSeasSIC和pdSST-pdSIC两个实验冬季纬向气温之差。分别从（c）自由运行和（d）nudge北极平流层极涡的SC-WACCM模式BKS低海冰和高海冰实验冬季纬向气温之差。黑色网格区域表示差异通过了90%水平的Bootstrap重采样检验。

（兰州大学新闻网）

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草地灌丛化通常是指本地草地植物被灌木植物所取代的现象，这已成为一个全球性的热点问题。在全球气候变化和人类活动的影响下，全球50%左右的草原出现了严峻的灌丛化现象，对生物多样性分布和生态系统功能造成重要影响。青藏高原作为“世界第三极”，草原灌丛化速率明显高于全球其他地区，目前至少39%的高寒草甸已被灌丛草地取代。此外，青藏高原气候条件也发生了剧烈的变化，预计至21世纪末期，青藏高原降雨将增加15-21%。然而，灌丛和降雨及其交互作用影响土壤线虫群落功能多样性的一般模式及内在机制仍不清楚。

兰州大学生态学院草种创新与草地农业生态系统全国重点实验室肖洒教授团队揭示了青藏高原灌从化的生态学机制，以“Shrubs and precipitation interactions shape functional diversity of nematode communities on the Qinghai-Tibet Plateau”在线发表在国际期刊Global Change Biology上。兰州大学2022级博士生张安宁为第一作者，陈书燕副教授和2019级博士生陈警伟为共同第一作者，肖洒教授为通讯作者。研究团队在我国青藏高原灌丛广泛分布的31个地点（图1），对优势灌木金露梅、杜鹃、锦鸡儿和山生柳灌丛内外的植物和土壤样本进行了大规模调查取样，创新性地利用核密度N维超体积法计算了土壤线虫功能的alpha多样性和beta多样性，并同worldclim数据库获得的降雨数据、地上植物群落数据以及土壤理化性质数据相结合，探究了降雨和灌丛及其交互作用对土壤线虫功能多样性的影响规律，并采用分段结构方程模型解析了降雨和灌丛及其交互作用影响土壤线虫功能多样性的直接与间接途径。

图1 采样点分布图

研究发现，灌丛对线虫群落功能的alpha多样性（功能丰富度和离散度）的影响较小，但显著降低线虫群落功能的beta多样性，即灌木会使线虫群落功能同质化。此外，灌丛对线虫功能多样性的影响取决于降雨量。降雨量的增加逆转了灌丛对线虫功能alpha多样性的负面影响，却增强了灌丛对线虫功能beta多样性的负面影响（图2）。同时，分段结构方程模型表明，灌丛和降雨及其交互作用通过植物生物量和土壤全氮间接增强了线虫功能alpha多样性，却直接降低了线虫功能beta多样性（图3）。本研究首次表明青藏高原草地灌丛化会导致土壤线虫群落功能的同质化，而降雨量的增加则会进一步加剧灌丛化导致的线虫群落功能同质化，这对于深入了解气候变化和草地灌木化背景下青藏高原生物多样性和生态系统功能的变化提供了理论依据。

图2 灌丛和降雨及其交互作用对土壤线虫功能beta多样性及其组分的影响

图3 分段结构方程模型解析灌丛和降雨及其交互作用影响线虫功能多样性的直接与间接途径

该研究得到了国家自然科学基金重点项目、“111计划”项目、甘肃省自然科学基金项目和第二次青藏高原科学考察与研究计划项目资助。

原文链接：

https://doi.org/10.1111/gcb.16638