西部青年学者领衔12国19位科学家《自然》发文

深夜11点，西北大学城市与环境学院徐国保教授准时打开电脑会议软件。会议系统中，十多位来自亚洲、北美洲和欧洲的科学家在进行着激烈讨论，他们有身在美国某高校刚刚早起的老师，也有在欧洲准备下班的研究人员，也有在国内熬夜参会的年轻人……过去三年来，这是徐国保和这支“多国部队”的几乎每月一次的常规例会。BNy知多少教育网-记录每日最新科研教育资讯

北京时间9月25日，以徐国保为第一作者的长文“Jet stream controls on European climate and agriculture since 1300 CE”（大气急流影响了欧洲七个世纪的极端事件）在《自然》（Nature）上发表。徐国保和合作者美国亚利桑那大学树木年轮实验室Valerie Trouet教授联合来自12个国家24个研究单位的树木年轮专家、气候学家、生物学家和历史学家共同参与了此次研究。包括中国科学院西北生态环境资源研究院、美国亚利桑那大学、英国剑桥大学、德国美茵茨大学、瑞典哥德堡大学、斯德哥尔摩大学等机构的科研人员组成的研究团队系统地从大气急流的位置变化，对欧洲森林生态系统和社会、经济的影响进行了探讨，揭示了西北欧和东南欧之间对比鲜明的气候条件对农业、经济和社会的影响。BNy知多少教育网-记录每日最新科研教育资讯

为什么要研究大气急流？BNy知多少教育网-记录每日最新科研教育资讯

急流是位于上层大气中的高速风带，分别在北半球和南半球由西向东环绕地球。急流的位置并不固定，会随着高、低压系统的位置和强度变化而向北或向南移动，或改变其路线，有时像一条快速流动的小溪，有时又像一条缓慢蜿蜒的河流。这些高、低压系统直接影响地球表面的气候条件，因此急流位置的变化会导致天气状况的改变，包括热浪、洪水和干旱等极端事件，进一步影响农业生产力和全球粮食安全。BNy知多少教育网-记录每日最新科研教育资讯

在北半球，急流在欧洲的位置变化，导致不列颠群岛等西北欧和巴尔干半岛等东南欧区域出现相反的气候状况和极端天气现象，形成了一个类似于跷跷板的气候“偶极”模态。徐国保介绍说：“当急流处于极北位置时，西北欧的天气会变得更寒冷、潮湿，而地中海和巴尔干半岛则会变得更温暖、更干燥；相反，当急流向南移动时，它会把温暖干燥的空气拖到不列颠群岛上空，把温度更低、湿度更大的空气推向欧洲东南部。”BNy知多少教育网-记录每日最新科研教育资讯

然而，人类对工业化时代之前急流的变异性及其影响了解非常有限。在如今气候变暖的背景下，极端事件的频率、持续时间和强度将会增加，从而导致一系列相关的复合灾害。“之前大部分的研究仅限于观测资料时段。我们这篇文章的通讯作者Valerie Trouet教授曾在2018年做出了一部分重建的资料，但也只关注于过去三百年间‘偶极’的位置变化及其自身的变异性。”徐国保说。对于这种长期自然变异性特别是其影响的有限认知，使得人类难以理解现代气候变化如何影响急流的动态以及与之相关的极端事件。BNy知多少教育网-记录每日最新科研教育资讯

用树木年轮解密“气候档案”里的信息BNy知多少教育网-记录每日最新科研教育资讯

为了分析欧洲地区急流位置的历史变动情况，研究团队通过使用来自欧洲各地的对温度变化敏感的树木年轮样本，重建了过去700年的急流变化。BNy知多少教育网-记录每日最新科研教育资讯

年轮中每年春天的树木密度较低，夏天的树木密度较高，对温度较为敏感，年轮学家可以解译这些气候档案里面的信息。徐国保及合作者就是利用这样的方式，对来自巴尔干半岛、阿尔卑斯山和不列颠群岛的树木年轮进行详细的数据分析，经过长时间的比对、交叉定年、重建，推断过去700多年里急流的纬度位置变化历史。进而发现，西北欧和东南欧的气候“偶极”现象在几个世纪以来一直存在，并且在北极急流位置异常偏北或偏南时最为显著。BNy知多少教育网-记录每日最新科研教育资讯

值得注意的是，欧洲过去700多年的急流“偶极”模态在历史文献记录中也有反映。研究团队利用了现有的气候重建数据以及数个世纪以来关于热浪、干旱、洪水、风暴、收成、饥荒、疾病等欧洲丰富且可靠的文献数据集，发现了急流纬度位置的极端变化与生物物候比如葡萄收获等、农业经济和人类人口影响之间存在着某种联系。BNy知多少教育网-记录每日最新科研教育资讯

北极急流异常偏北或偏南的位置与这些独立文献数据中记录的各种社会影响有关联，包括农作物产量、葡萄收成、野火以及流行病等。从历史上看，当急流处于北部位置时，造成巴尔干半岛干燥和炎热条件，巴尔干半岛的野火发生得更多。在1348—1350年间，被称为“黑死病”的瘟疫在爱尔兰肆虐，当时，急流处于欧洲上空极北的极端位置。由于这些影响与地表气候条件相关，这些关系揭示了北极急流对地球表面气候的影响，最终对人类社会产生了深远影响。BNy知多少教育网-记录每日最新科研教育资讯

多番打磨修改，历时2年半达成一致BNy知多少教育网-记录每日最新科研教育资讯

虽然有多国科学家参与，但团队刚开始依然面临着研究数据和人员不足的问题。最初团队只有6个人，并且大部分从事古气候研究，急需生物学、农学和社会学等方面专家，于是徐国保和合作者开始在全球各地四处“挖人”。经过多方探寻和交流，尤其是很多科研人员听了团队的idea之后都非常感兴趣，双方一拍即合，团队迅速注入了新鲜血液。BNy知多少教育网-记录每日最新科研教育资讯

“此次研究成果完成的周期很长，对急流位置重建的时间长度扩展到700年，中间我们不断迭代更新数据，细致地探讨急流变化对经济社会事件的影响，将问题细枝末节都逐项攻破，综合多个学科的知识进一步深入理解急流对于气候、生态、农业和社会的影响。”徐国保说道。他认为，这项研究成果加深了人类对工业化之前自然气候系统变异性的理解，为改善研究人员赖以预测未来气候的气候模型提供了关键数据，并揭示了自然气候变异如何影响人类社会。BNy知多少教育网-记录每日最新科研教育资讯

然而让徐国保没想到的是，人多也有人多的“不变之处”。论文在发表之前，团队内部19个人对论文进行了多达5轮修改，每位成员都本着认真严谨的态度提出了建议。由于合作者来自不同地域、国家，具有不同文化背景和学科背景，经过多番的线上和E-mail沟通，最终花费了长达2年半的时间，团队内部才对内容达成一致，发送给期刊编辑。这也让徐国保有些哭笑不得，他调侃说这也算是这场多国合作中的一桩趣事吧。BNy知多少教育网-记录每日最新科研教育资讯

急流纬度位置与欧洲极端事件之间的长期关系为当前的气候状况提供了背景信息，也揭示了在全球变暖持续加剧的情况下，人类可能面临的极端事件类型。而科学家们已经观察到一种趋势，表明急流正在逐渐向北移动，当把我们研究的重建和作物收成好坏联系起来，发现这将增加欧洲夏季气候“双极”两侧农作物减产的可能性，南欧区域的野火风险可能增加。这些发现也为未来急流变化和欧洲极端天气事件如野火、热浪的变化联系树立了先例。成果得到了古气候学、气候学、生态学、历史学、植物学、环境科学等各个领域研究人员的关注，而如何认识急流对其他地域乃至全球极端气候的影响，成了他们下一步的研究计划。BNy知多少教育网-记录每日最新科研教育资讯

相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s41586-024-07985-xBNy知多少教育网-记录每日最新科研教育资讯