造山和破山 |《自然综述：地球与环境》

火山碎屑流 （PDC）是源自火山喷发的复杂多相流，全球三分之一以上的火山死亡事故都是由PDC造成的。这篇综述讨论了在理解PDC内部的复杂过程以及这些过程如何影响气流动态和危险足迹方面的最新进展。

造山和破山

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冰川是影响山脉高度和地势的侵蚀力量，它本身也受到气候和构造的影响。在一些山脉中，有人提出，冰川通过侵蚀雪线及其以上的高海拔地区来控制山地地形----这现象被称为"冰川大锯"。也有人认为，冰川保护山顶不被侵蚀。Earth and Planetary Science Letters上的两项新研究为冰川在侵蚀山脉方面的作用提供了新的见解。

瑞士洛桑大学和奥地利萨尔茨堡大学的Günther Prasicek及其同事利用一个一维模型来研究冰川和河流侵蚀的影响。通过测试各种构造抬升率和气候因素，他们确定冰川山地貌与河流系统一样，同时受到气候和构造的影响。不过与河流侵蚀相比，冰川侵蚀产生的山体地势较低，是更有效的侵蚀力。模拟的侵蚀作用显示了冰川如何侵蚀和雕刻山脉，从而支持了冰川大锯的概念。

美国伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的Jingtao Lai和Alison Anders深入研究了来自底层山体基岩的地热是如何影响冰川冰动力学以及随后的冰川侵蚀的。将在不同构造体制下，具有不同的地热通量的冰川侵蚀和冰原模型耦合，作者们证明热通量增加会在更高的海拔导致更快的侵蚀速度。因此，在构造活跃，地热通量高的山地带的冰川会造成冰川大锯效应，而热通量较低的地区则会出现较慢和较低的侵蚀。

冰川对山体侵蚀和地形的影响，及其与构造体制和气候变化的联系是很难观察到的，因为它们缓慢地在地质时间尺度上发生。这两种基于模型的方法为这些不同力量之间的平衡带来了新的量化见解，例如纳入更详细的水文学和更多的经验数据，将进一步提高我们对冰川在造山方面的长期作用的认识。

向高大的常青树过渡

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亚洲在南亚、东南亚和中国地区的热带森林受到了直接和间接的压力因素，即土地使用变化和人为气候变化的威胁。例如，气候变化会改变植物的表型和植被结构，进而影响植被分布、碳储存和生物多样性。因此，需要深入了解这些过程以进行有效的管理并提出政策建议，特别是在热带亚洲，因为在36个全球生物多样性热点地区中，亚洲有7个。

德国森肯贝格生物多样性和气候研究中心的Simon Scheiter及其同事利用动态植被模型（aDGVM2）研究气候变化对整个亚洲热带地区植被形成的影响。与2000至2019年相比，2080至2099年的地上生物量预计在代表浓度路径4.5（RCP4.5）和代表浓度路径8.5 （RCP8.5）会分别增加12.7%和22.8%。这些变化在亚洲大部分热带地区是一致的，只有巴基斯坦和阿富汗出现了负变化。这种生物量的增加主要与从小树到高树，从落叶生物群落到常绿生物群落的转变有关，在印度和东南亚最为明显，RCP8.5的模拟的高度变化为5至10米。因此，忽略土地利用变化的影响的同时，亚洲被自然植被覆盖的热带地区预计在本世纪末之前仍将是一个碳汇；这主要是由于二氧化碳的肥化作用。然而，研究发现大模型内的各个组合成员模型的结果各不相同，这表明在评估未来植被趋势时需要考虑多种模型。

地面生物量的潜在和预计的增长为自然植被保护成为一项气候缓解战略提供了支持。然而，从开放向封闭的生态系统， 即草地向森林的转变也可能带来保护方面的挑战；虽然这种过渡有利于减缓气候的变化，但也可能威胁到生物多样性，造成群体之间的冲突。

实现碳中和的林荫大道

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"碳中和挑战"是一项减缓气候变化的倡议，即个人估计自己的二氧化碳足迹，然后种植足够的树木来抵消它。夏威夷参加"碳中和挑战"的志愿者已经种植了数千棵树。

即使人类全面执行《巴黎协定》，在2100年前将全球升温维持在2℃以下的目标也可能无法实现。因此，避免气候变化的威胁在发现新的技术，或者对现有的减少和/或捕捉碳排放的方法进行大幅度的改进需要一定程度的运气。例如，植树造林进行碳补偿这种方法，听起来很简单，但要想在全球范围内取得成功，还面临着许多技术问题。

2014年，"碳中和挑战"启动，旨在帮助人们通过植树来实现碳中和。通过一个简单的APP，一个人可以估算自己的碳排放量，并从多样化的本地物种中选择可以种植的树木来抵消这些排放量。早期，我们开展了几十场活动，一次种100棵树，最多时有20人参加。在上一次活动中，我们用2千名志愿者在两个小时内种下了1万棵树。我们希望在下一阶段的项目中，一次种下10万棵树，最终我们的目标是每年在夏威夷种下100万棵树，这将抵消该州所有的碳排放。

我们为促进大规模种植的成功实施而采取的方法是渐进式学习，修正小规模活动所暴露的局限性，以提高大规模种植的成功率。在我们的"升级学习"中，我们通过开发适合特定环境的本地物种的大规模繁殖的新方法，建立了几个灌溉和集水区，并测试了许多控制杂草的方法，从而大大提高了树木的存活率。最近，我们在网页上增加了新的功能，可以根据植树数量对参与的团队进行排名，这在提高用户参与度的同时，也方便协调人数众多的活动。

在夏威夷，我们在40年内每年种植一百万棵树才会耗尽空间。对于世界其他地区来说，有超过20亿亩的土地可以在不与城市发展或农业冲突的情况下进行种植。如果这个计划得以实现，现已产生的人为碳排放里高达75%的可以被抵消；这是其他现有技术无法赶超的。这种修复的规模看似艰巨，但其实相当于每人种130棵树，或普通人10个小时的工作量!  印度、巴基斯坦、埃塞俄比亚和不丹等地的大型植树活动中大量的公众参与，凸显了全世界人民参与的热忱。如果我们都接受碳中和挑战，现在就开始植树，气候变化问题就会变得简单得多。

复合天气和气候事件的类型学

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复合天气和气候事件指的是多种造成社会或环境风险的驱动因素或危害性的组合。尽管许多与气候有关的灾害是由复合事件引起的，但对此类事件的理解、分析、量化和预测仍处于起步阶段。在这篇综述中，作者提出了复合事件的类型学，并提出了帮助调查这些事件的分析和建模方法。研究根据四个主题来组织高度多样化的复合事件类型：先决条件，即由天气或气候驱动的先决条件加剧了灾害的影响；多变量，即多个驱动因素和/或灾害导致影响；时间上的复合，即连续的灾害导致影响；以及空间上的复合，即在多个相关地点的灾害导致综合影响。通过构建复合事件及其各自的分析工具，该类型学为更深入地了解事件的机制和影响提供了机会，有利于制定有效的适应战略。然而，复合事件的复杂性质导致某些案例不可避免地适合于一个以上的类别，因此有必要在类型学中划定软边界。为了今后的工作，必须将现有的分析方法统一起来，形成一套强有力的工具，以便在当前和未来的气候条件下进行复合事件分析。

火山碎石密度流的多相流动行为和危险预测

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火山碎屑流（PDCs）是源自火山爆发的危险的多相流。全球三分之一以上的火山死亡事故都是由PDC造成的，因此，开发可靠的PDC危险模型是火山学和自然灾害科学的一个优先事项。然而，PDC内部气体-颗粒相互作用的复杂性以及敌对性，使得内部流动特性的定量测量和危险模型的验证具有挑战性。在过去十年中，大规模实验、现场观测以及计算和理论模型方面的重大进展为了解PDC神秘的内部结构提供了新的见解，并确定了其流体状运动背后的关键过程。最近的发展还揭示了新认识的中尺度湍流与PDC行为之间的重要联系。在这篇综述中，作者考虑了PDC研究的最新进展会如何弥补差距，以建立更可靠的灾害模型，概述了使用地球物理方法测量自然流内部特性的必要性，并明确了未来研究的关键挑战。对PDC的进一步了解还将有助于深入了解其他自然重力流和高能湍流多相流的动态，如碎片雪崩和浊流。

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