生态前沿◎192
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2024年10月11日，Michael P. Byrne和Yi Zhang等人在《Nature Geoscience》上发表了题为“Theory and the future of land-climate science”的论文，探讨了加速土地气候科学发展的新方向。论文指出，目前我们对陆地气候变化的认识仍有诸多不足。
土地气候科学是一门研究陆地气候变化及其影响的复杂学科，特别关注极端天气事件如热浪、野火、干旱和洪水。随着观测技术和地球系统模型的进步，我们能更详细地监测和模拟这些变化。然而，土地气候的核心理论却未能跟上技术的步伐，阻碍了我们对数据的解释和应用。为此，研究人员呼吁在土地气候科学中采用一种新方法，以理论研究为核心，从而更深入地理解气候变化对陆地环境和人类社会的风险。
论文指出，目前我们对陆地气候变化的认识仍有诸多不足。比如，“湿润地带更湿、干旱地带更干”的传统观念在陆地区域并不完全适用，同时，蒸腾作用（ET）和土壤湿度等关键变量如何受气候变化影响仍存不确定性。该研究团队认为，为加快这一领域的进展，亟需将构建稳固的气候理论作为重点，尤其要发展和完善已有的概念框架，以支持模型开发和数据解释。
论文强调，土地气候复杂系统受到多种因素的影响，包括局部的地表条件、土壤湿度和植被特征，以及大尺度的大气环流。传统的模型在模拟这些复杂过程时常存在误差，而机器学习和模型开发的进步也未能完全填补这一理论缺口。为应对这些挑战，研究者们建议在现有复杂模型的基础上，增加对理论构建的重视，以提高对土地气候变化的基本理解。他们主张通过建立能够解释和预测陆地气候变化的定量理论，帮助科学界更好地应对气候变化对不同地区的影响。
此研究提出了一些有代表性的理论突破案例，如通过简单理论预测陆地蒸散量（ET），并将叶片生理机制整合到经典径流理论中。这些理论既可以帮助简化气候模型，还能为未来的气候适应策略提供关键数据支持。论文作者指出，理解大气环流、土地水循环和碳循环在气候变化中的作用，将为未来土地气候科学的发展提供重要方向。该研究呼吁土地气候科学界在理论、模型和观测之间取得平衡，共同推动这一领域的发展。
原文链接：
https://doi.org/10.1038/s41561-024-01553-8
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