冰冻圈和气候科学领域的一部力作: Snow and Climate 中译本出版

在全球变暖的背景下，积雪成为气候变化领域的研究热点。季节性积雪的累积和消融是陆面过程中的重要过程，对地表能量收支和水分循环具有重要影响。地球气候环境的变化又在不同时间尺度上影响积雪的变率，积雪与气候系统其他分量之间存在复杂的相互作用。

(美) 理查德·阿姆斯特朗(Richard L. Armstrong)，

(法) 埃里克·布伦(Eirc Brun) 主编

李伟平等译

北京：科学出版社，2020. 11

剑桥大学出版社于2008 年出版的Snow and Climate: Physical Processes, Surface Energy Exchange and Modeling 由多位国际知名专家编写完成，对积雪内部的物理过程、积雪表面能量交换和数值模拟进行了系统介绍。

国家气候中心从事陆面过程模拟研究的几位同仁将此书翻译成中文，以便于相关领域的科研和业务人员参考。

著名气象学家、中国科学院大气物理研究所吴国雄院士为本书作序推荐。

《积雪与气候》中译本序

作为冰冻圈的重要组成部分，积雪对地表能量平衡、水文过程、大气和海洋环流等具有显著影响。在全球变暖的背景下，对温度敏感的积雪的变化趋势被视为气候变化的指示器。积雪对同期大气环流和后期的气候状况产生影响的物理过程主要包括如下几个方面。

积雪具有较高的反照率，新降雪的反照率高达0. 8 以上，积雪表面比裸露地表吸收的太阳辐射显著偏少，因而积雪覆盖地区温度较低，积雪地面向上的长波辐射较小，对上空大气有冷却作用，称为积雪的辐射冷却效应。如果气温升高导致积雪融化，因为表面反照率降低或者积雪面积减少导致地面吸收的太阳辐射增多，近地面气温进一步升高，形成所谓的“积雪-反照率反馈”。积雪对地表辐射收支的影响在春季积雪尚未融化而太阳辐射增强的时候最显著。

积雪孔隙中包含空气因而具有较低的导热率，松软积雪层的导热率只有冰或湿润土壤导热率的十分之一甚至更低，因此寒冷季节的积雪覆盖对地表具有保温作用，相反地，积雪上空的大气因为得不到地面的加热而冷却。随着季节变化，太阳辐射增强以及气温升高，积雪融化时需要吸收大量热量，雪面的低温又使得表面感热通量从大气向雪面传输，这些过程延缓了春季气温的回暖。

积雪含有丰富的水资源，融雪水一方面增大表面径流，另一方面导致非冻结土壤湿度增加。积雪引起的土壤湿度异常通常能够维持较长的一段时间，通过表面蒸发的改变对同期大气环流和后期的气候状况产生影响，称为积雪的水文效应。

由于上述特殊物理性质，在季节、年际到年代际时间尺度上，积雪对气候均有较大影响。早期关于积雪的研究可以追溯到20 世纪30 ~40 年代，斯韦德鲁普和沃伦对斯堪的纳维亚雪原进行了调查；霍顿、布迪科和盖格于50 年代在地表能量平衡研究中考虑积雪的影响以及相关的积雪-反照率反馈过程，同时代的兰姆则考查了天气尺度积雪的影响；威廉姆斯在70 年代探讨了积雪对大气环流和气候变化的影响；中国气象学界的泰斗叶笃正先生在80 年代利用数值模拟探讨了高纬度地区春季积雪异常影响随后夏季地表状况、大气环流和降水的物理机制。此后几十年相继发展出许多新的方法和技术来研究积雪和气候的关系。卫星能够在大陆尺度和半球尺度监测积雪范围，使得在天气尺度研究积雪与气候的联系成为可能。积雪监测的进步推动了积雪物理过程模拟的快速发展，在全球气候模式中可以合理地刻画积雪覆盖和积雪的演变过程。

除了对气候系统的影响之外，积雪覆盖的变率和变化趋势对广泛的自然和人类系统具有重要影响。世界上许多半干旱地区，如中亚和北美西部，山区积雪融化形成的径流是河流和地下水补充的主要水源。积雪对陆地生态系统的影响主要表现在其隔热效应使得积雪内部和积雪覆盖地面的冬季气象条件变得相对温和。考虑到积雪面积和近地面温度之间通过“积雪-反照率反馈” 导致初始异常进一步增强，气候变暖引起的积雪变化(春季融化提前、积雪季节缩短、最大积雪厚度减小、雪面降水的可能性增大) 对上述自然和人类系统的影响是深远的。因此，准确认识积雪的物理特性，深入研究积雪和气候的相互作用成为当今地球科学领域的热门课题。

应时而生的Snow and Climate是冰冻圈和气候科学领域的一部力作，对积雪-气候科学的现状、积雪观测和数值模拟方面的研究动态进行了综述。该书译者为长期从事陆面过程分析和数值模拟的研究人员，他们对积雪内部物理过程的认识比较深刻，熟悉有关的参数化方案。译文通俗易懂而不失严谨，为冰冻圈和气候相关领域的科研人员、大学生以及关注寒区环境变化的各界人士提供了比较全面的参考。谨此推荐给广大读者。

中国科学院院士

2020 年6 月

END

本文摘编自《积雪和气候：物理过程、表面能量交换和模拟》[ (美) 理查德·阿姆斯特朗(Richard L. Armstrong)，(法) 埃里克·布伦(Eirc Brun) 主编；李伟平等译. 北京：科学出版社，2020. 11]一书“序”“译者前言”，有删减，标题为编者所加。

ISBN 978-7-03-059884-4

责任编辑：王 运 柴良木

在全球增暖背景下，积雪面积的演变趋势是气候变化的关键指示因子。地面有无积雪直接影响表面温度，季节性积雪的面积及其变率对地表能量和水分收支具有重要影响，因而成为气候系统中的重要参数。在过去几十年里发展了许多新的方法和技术用以研究积雪和气候的关系。卫星提供了在大陆尺度和半球尺度监测积雪面积的能力，使得在天气尺度研究积雪与气候的联系成为可能。从全球视角看，伴随着积雪物理过程模拟的快速发展，可以在全球气候模式中合理刻画积雪覆盖和积雪过程。本书综述了积雪-气候科学的现状，包括积雪物理过程和对表面能量交换的观测以及数值模拟方面的研究进展。语言通俗易懂，可作为冰冻圈和气候相关领域的科研人员、大学生以及关注寒区环境变化的各界人士的参考用书。