利用树轮重建九房山滑坡活动年份

理解地貌过程以及认识过去灾害发生的频率,是自然灾害风险评价的重要任务。树木年轮由于其具有定年准确、连续性强、分辨率高和易于复本等特点,近年来被用到恢复过去灾害发生的时间。随着滑坡、泥石流等山地地质灾害性事件发生频率的增加,地质灾害风险管理和评价受到了越来越多的关注。在样品量足够的前提下,树木年轮方法可以精确地确定滑坡事件发生的年份。以甘肃南部武都区外纳乡的九房山滑坡为研究对象,利用树木年轮分析方法对该滑坡的灾害事件发生的时间进行了初步的研究。结果显示:1.树木年轮样品在1980—1982年,1984—1987年以及1991-1993年都出现了年轮宽度迅速减小或者迅速增加的现象。本研究将1980—1982年,1984—1987年以及1991—1993年定为滑坡活动年份,其中1992年和1993年的滑坡与当地记载的滑坡年份一致。强降水,地震影响以及不合理的灌溉活动都可能导致滑坡的复活,但降雨仍是导致九房山滑坡复活的重要因素。2.树木年轮样品中出现的偏心木和伪轮现象也是对滑坡灾害发生的佐证,说明受到滑坡灾害的影响,树木的生长环境发生了改变。     

基于树木地貌法重建崩塌历史事件——-以川东华蓥山石林为例

了解崩塌活动史与区域气候变化之间的关系对于掌握区域山地灾害形成规律,预测未来发展趋势具有非常重要的作用。利用树木地貌法可以准确掌握山地灾害发生频率,并为定量分析气候变化对山地灾害发生发展趋势提供支撑。本文以川东华蓥山石林景区一大型崩塌为研究对象,通过杉木树木年轮、降水和气温数据对该崩塌活动时间进行分析。结果表明:该崩塌可能共有四个活动年份,2015年为大规模活动年份,2008年、2012年和2016年为小规模活动年份,崩塌活动的季节主要集中在早材期间(4月—9月)。基于滚石冲击树干产生的愈伤组织和标准木年轮对比表明:树木在受到滚石冲击后,都表现为生长抑制,且树木年轮宽度要滞后滚石活动1年。参考树木与干扰树木年轮宽度和月降雨量没有相关性,但干扰树木年轮与月平均气温(4月—9月)呈负相关关系。本研究结果可以为研究区内山地灾害活动史与气候变化关系提供支撑,尤其是为研究区域降雨诱发的崩塌活动规律提供借鉴。     

树木地貌学在地质灾害研究中的应用

地质灾害对人类及环境造成的影响巨大,了解灾害发生的规律及影响机制对防灾减灾有重大意义。树木分布广泛,不会迁移,一般情况下每年形成一圈记录当年环境状况的年轮,利用树木年轮信息能够分析环境因子的时空变化。树木地貌学已普遍应用于地震、泥石流、滑坡等地质灾害研究,通常以重建灾害发生的时间、影响范围、运动过程等为基础,评价地质灾害对森林结构组成、地貌变化的影响,分析灾害在时间及空间上的变化过程,结合气象及水文数据,能够探讨诱发灾害的可能原因,进而推测在全球变化大背景下的发展趋势。为此,探讨了利用树木年轮重建地质灾害的理论基础,总结了主要研究成果并分析了当前研究的不足,指出以后的研究方向。     

高频光密度测量法在崆峒山树轮年表建立中的应用

树木年轮是最常用的古气候代用指标之一,能提供高分辨率的气候变化信息。其中树轮宽度和密度是每年生长量必不可少的代用量测指标。但树木年轮宽度信息仅是表征树木的平均生长状况,其与气候关系复杂,所以树木的径向宽度生长数据并不能充分的用于气候变化重建;而树轮密度是树木细胞直径及木质部细胞壁厚度等结构的间接反映,其对于气候的响应则能提供更多的信息。已形成多种测量树轮密度变化值的方法,目前应用最广泛是X-ray密度测定法,但这种方法存在种种应用上的缺点。近年又形成一种新的树轮光密度值测定法-高频光密度测量法。尝试利用高频光密度测量法建立了甘肃崆峒山地区四种树轮密度年表,与史料、旱涝等级数据对比分析,有着良好的对应关系,与气象资料进行了相关函数和响应函数分析,分析结果满足统计学的要求,并能从树木生理学上对分析结果给予解释,表明这是一种有效的树木年轮气候研究方法。     

中国利用树轮资料重建干湿变化研究进展

树木年轮资料定年准确、分辨率高、连续性强,已成为研究过去全球变化的重要信息来源之一。中国树轮与干湿变化研究,样点分布广泛,研究树种较多,重建尺度较长。基于树轮宽度、密度和同位素等各种代用指标,在分析树木径向生长对干湿变化响应、重建历史时期干湿变化等方面取得很大进展。一般来说,在干旱半干旱区的低海拔区域,水分条件,尤其是春季、秋季和年湿润状况,是树木径向生长的重要影响因素。森林上限、相对冷湿区域以及亚热带气候区,树木生长与降水的相关性偏弱。在时间尺度上,基于树轮重建的长于1000年甚至超过2000年的干湿变化序列已有多条,主要分布在青藏高原地区。目前最长年表已达4500年,最长降水序列为3500年。本文通过对部分树轮成果的简要概括,以期为树轮采样和干湿变化重建提供借鉴与帮助。     

天山北坡西部树木年轮对气候因子的响应分析及气温重建

利用博尔塔拉蒙古自治州三个采点的树轮宽度年表,通过相关和响应面分析的方法,分析三个树木年轮宽度对气候因子的响应。分析表明,三个年表与博州地区的年平均最低气温和7月降水量呈较显著的正相关,且呈现相同的响应,仅在气温偏低时,三个年表响应不一致。通过分析,选择年最低气温作为重建对象,具有明显的树木生理学意义。利用树轮年表重建了博州1576—2002年的年最低气温,通过逐一剔除检验,发现重建值稳定可靠。在427 a中,存在2~3 a和40~50 a左右的周期性振荡,1631年、1832年 、1920年和1961年左右发生过突变。     

呼图壁河流域过去313 a春季平均最高气温序列及其特征分析

 根据采自天山北坡中部呼图壁河流域6个采点的树木年轮样本,研制出该流域的树木年轮年表。通过相关普查发现,树轮差值年表与春季（5—6月）平均最高气温存在显著的负相关,最高单相关系数为-0.505,且具有明确的树木生理学意义。用喀音萨依（t）,喀音萨依（t+1）和希热克久热特（t+1）3个树轮差值年表序列可较好地重建呼图壁河流域313 a来该时段平均最高气温变化,交叉检验表明重建结果稳定可靠。呼图壁河流域313 a来春季平均最高气温重建序列具有如下特征：①经历了7个偏暖阶段和6个偏冷阶段;②存在7~18 a、30 a明显的准周期变化;③在1886年发生过一次明显的突变。     

有关汶川地震及次生山地灾害研究的一些科学问题

汶川8.0级地震的发生远远超出地学界以前关于横断山区地震及次生灾害发生规律的认识,说明地学界以前对横断山区的新构造运动特点,地震区域分布规律、发生原因,地震次生滑坡泥石流灾害的强度、危害和特大地震在横断山区地貌演化的作用等重大科学问题的认识存在不足或偏差之处.在思考此次地震发生特点的基础上,结合在西南山区的多年工作经验,提出了汶川大地震后亟待开展的第四纪以来横断山区古地震重建、古滑坡分布、水库诱发地震、特大地震在横断山区山地地貌演化的作用等方面的科学研究问题.     

青藏高原南部南木林地区树木径向生长对气候因子的响应

树木年轮定年准确、连续性强、分辨率高,并且易于获取复本,已经成为过去气候变化重建的主要手段之一。通过分析青藏高原南部南木林地区大果圆柏的树木年轮宽度变化及其对气候因子的响应,发现树木生长季前期的温度与树木径向生长变化呈正相关关系,而夏季温度与树木径向生长呈负相关关系;年总降水量（上年7月到当年6月）是当地树木径向生长的主要限制因子,相关系数为0.66（P<0.01）,表明南木林地区树轮宽度变化可以指示该地区年总降水量变化。南木林树轮年表（1560—2008年）的突变检验结果显示,该年表在年代际尺度上存在1627年和1829年左右的突变点,表明南木林地区降水量在过去499 a间经历了两次突变。对树木年轮标准化年表的功率谱分析表明,南木林树轮记录具有150 a、100 a、75 a、60 a、50 a以及3.7 a 和3.06 a的显著周期,其中3.7 a和3.06 a周期可能与ENSO有关。     

甘肃省南部两种云杉树种树木径向生长对气候因子的响应

利用采自甘肃省南部莲花山的青海云杉(Picea crassifolia Kom.)和紫果云杉(Picea purpurea Mast.)两组不同树种的树轮样芯共计113个样本,通过对两组树木年轮宽度标准年表的统计特征的分析得出: 两组树轮宽度年表的平均敏感度和标准差的变化基本相同,但是紫果云杉信噪比的值要高于青海云杉,说明不同树种包含的气候信息强度不同。两组树轮宽度指数与临洮气象站多年逐月降水量、平均气温和极端最高气温的相关性分析表明,两组树轮宽度指数对气象要素的响应并不完全一致,紫果云杉树轮宽度指数与逐月极端最高温度的相关系数值大于青海云杉,说明这一气候信号在紫果云杉上体现得更加显著。因此,在使用树木年轮进行古气候重建时,应当考虑树种对树轮宽度与气候要素之间相关关系的影响。两组树轮宽度指数与气候要素以及帕尔默干旱指数（The Palmer Drought Severity Index,PDSI）的季节组合和年均相关性都不显著,所以两组树轮年表不足以用于气候重建。通过与邻近区域的4条树轮年表对比,发现本文两条树轮年表的低值时段与邻近年表记录的20世纪20年代的干旱事件发生的年代一致。     

加利福尼亚夏斯塔山区泥石流频率和规模的树木形态证据

夏斯塔山区的惠特尼河和波伦河、马德河、阿什河和潘瑟河流域的泥石流堆积以及发育在河床和邻近地区的木本植物提供了该区300年的泥石流频率记录。泥石流树木年轮断代的结论与文献记载的结论相一致。历史文献中没有记录的九处泥石流也都借助于树木年轮法确定了它们的年代。最早的泥石流树轮年代约在1670年。地貌和植物证据的综合研究表明,夏斯塔山区泥石流非常活跃。搬运距离在2公里以上的泥石流的频率为每百年8.3次。小型泥石流频率高但通常搬运距离不远。位于河床及邻近地区的树木形态可反映出泥石流的周期性侵蚀和堆积特征,并能揭示泥石流的频率和周期。无论小型或大型泥石流都是夏斯塔山区及其邻近地区刻蚀地表,塑造河床和形成巨大冲积扇的主要地貌外营力。     

用树木年轮重建伊犁南天山北坡西部的降水量序列

根据采自伊犁地区南天山北坡11个采点的树木年轮样本,建立了每个采点的3种年表。通过单相关普查发现,标准化树轮年表序列与当年1~5月的降水显著相关。分析表明该时段降水与树木年轮生长呈正相关具有明确的树木生理学意义。利用新源上限(XNAUt)、昭苏上限(ZUt、ZUt 2)和特克斯下限(TLt)4个标准化树轮年表序列可较好地重建该区域在该时段的降水量。经交叉检验,所得重建方程是稳定可靠的,重建的降水序列是可信的。通过分析发现:伊犁地区南天山北坡300年以来1~5月的降水大致经历了6个偏湿阶段和6个偏干阶段;有2.0~2.8年、24.8年、28.3年、33年、99年的变化准周期;在1909年发生由多向少的突变;1740年、1870年发生由少向多的突变,其中又以1870年前后的突变最为明显。     

基于地表树木生长特征的滑坡演化研究——以四川省理县二古溪滑坡为例

处于变形中的滑坡体上生长的树木,生长过程中会受到滑坡活动的影响,最为典型的表现即树干弯曲生长,形成"马刀树"。马刀树是滑坡缓慢滑动的历史证据。从滑坡地表马刀树的枝干生长弯曲特征出发,构建基于地表树木生长特征的滑坡形成演化分析方法:以一段历史时期内树木倾倒、弯曲生长的特征所对应的滑坡变形过程,根据坡面不同部位树木的弯曲特征对滑坡进行研究。并将这一方法应用于四川省理县二古溪滑坡的研究中,得到二古溪滑坡不同部位土体滑动情况以及现今变形状态,重建滑坡活动历史,计算得到上一次明显滑动的时间。     

采用树木年轮资料重建山东沂山地区200多年来的湿润指数*

在中国,尤其在中国西北部地区,树轮年表是古气候信息的一个重要来源.由于某种原因,中国东部地区少有树轮研究工作.该文通过运引ARSTAN程序,建立并研究了山东境内沂山地区的树轮主年表(1750～1992).树轮和气候要素的响应面分析得出沂山地区的树轮生长和温度降水呈非线性相关,因此使用传统方法重建单个气候因子是不合理的.通过响应函数和回归分析,5月至8月份的湿润指数(P/T)被确定为重建对象,该湿润指数值代表了温度和降水对树轮生长的共同影响,且相关性很高,远超过信度检验.利用线性回归方法,获得重建湿润指数的预报方程,用树木年轮年表重建了自1750年以来的沂山地区逐年5月～8月湿润指数的变化.分析了沂山地区湿润指数重建的可靠性.     

贡嘎山东坡不同海拔高度树轮宽度对气候变化的响应

树木生长对气候变化的响应机制是气候重建的基础,在不同的气候或环境背景下,树轮宽度对气候变化的响应不同,其响应随着地形或海拔等因素的变化而变化。利用采自贡嘎山东坡5个海拔高度的树轮样本建立了树轮宽度年表,并对年表特征、年轮宽度及其对气候要素的响应进行分析,探讨了该区树木径向生长对气候变化的响应关系。结果表明:年轮平均宽度具有随海拔高度的增加而减小的趋势,树轮宽度对气候要素的响应也具有海拔差异。在海拔3700m的森林上限树轮宽度与当年7月份平均温度显著正相关,在海拔3000m高度与3月份平均温度显著正相关,而在海拔2800m树轮宽度与气候因子之间没有显著的响应关系。通过与海螺沟冰川末端进退变化和文献记载的特殊气候年份对比发现,树轮宽度年表与海螺沟冰川进退变化及文献记录的特殊气候年份具有一定的一致性,宽度年表对气候变化具有一定的指示意义。     

我国山地灾害的研究

对山地开发利用不当,就会引起生态系统失调,山地灾害频繁发生。这成为我国以及许多国家在山区建设中所面临的一个现实问题。 山地灾害是山区常见的自然现象,其包括水土流失。泥石流、滑坡、崩塌、冰雪害、冻土以及发生在山区的地震、冰雹等灾害。本文着重论及我国对泥石流、滑坡与崩塌等山地灾害的研究。     

树木径向生长机制监测和模拟研究进展

 传统的树轮气候学重建研究是基于现代仪器观测资料和树轮序列的统计相关实现的,缺乏机制方面的研究。可靠地重建历史时期的气候变化,需要理解树木径向生长的气候响应机理。目前,国际上的树木径向生长机制研究主要有两种途径,监测与模拟,其中监测研究包括应用树木径向生长测量仪(Dendrometer),微树芯法(Micro-coring)和针刺创伤法(Pinning)3种。从两类大的研究途径出发,综述了国内外的研究进展情况,并对未来发展趋势提出展望。     

阿尼玛卿山地祁连圆柏径向生长对气候的响应

通过对阿尼玛卿山地5 个坡面20 个祁连圆柏树轮宽度标准年表的分析, 发现公共区间内各树木年轮宽度标准年表中的信噪比SNR 和样本总解释量EPS 值都较高, 说明年表中都含有较强的环境信息; 树轮宽度年表之间的平均相关为0.35 (大多达到95%的置信程度), 具有较好的区域一致性。聚类分析使树木年轮宽度年表分成东、西两大部分, 而年表的第一主分量显示出: 西部树轮的指数序列明显长于东部即树木生长有自西向东扩展的趋势, 并且东、西区域树木生长变化的特征年变化具有同步性。东、西树轮宽度年表中第一主分量和第二主分量与气候因子的相关和响应都表现出一定的相似性, 但第二主分量对气候因子响应的差异性更显著。西部树木生长PCI 的主要限制因子是温度, 尤其当年春末夏初及前一年秋季温度影响最大, 同样降水也起着重要的作用, 西部树木生长PC2 的主要限制因子是降水量; 而东部树木生长PC1 主要受降水的制约, 第二主分量PC2 的响应分析显示出气候的滞后影响(树木前期生长) 是非常重要的限制因子。     

山地灾害研究的发展态势与任务

泥石流、滑坡等山地灾害已成为世界各国十分关注的自然灾害问题。据最近几年的国际学术会议,泥石流、滑坡研究的前沿领域是：泥石流、滑坡活动的地带性与全球气候变化的规律；泥石流、滑坡起动机理、动力学模型；泥石流、滑坡等山地灾害风险分析、发生时间预报；成灾机理与减灾防灾关键技术。国内研究较晚,但发展很快。经过近50 a的研究,涉及上述诸多研究颁域。但研究不深,还存在不少差距。据国内外研究态势,针对山地所实际,提出了在泥石流、滑坡理论创新和防治关键技术等研究方面12条任务。     

树木年代学在高寒山区泥石流历史事件重建中的应用——以磨西河流域倒灶沟为例

如何确定人类历史活动稀少、植被覆盖率较高的高寒山区泥石流历史活动次数及时间较为困难。树木年代学分析方法可通过树木年轮生长变化对泥石流活动的响应特征,重建过去一定时间内的泥石流历史活动事件。通过对我国四川省境内贡嘎山东坡磨西河流域内倒灶沟泥石流堆积扇上140个桤木的树木年轮样本取样及树木年代学分析,重建了该沟在过去20 a间的2次较大规模泥石流活动事件(分别为1996年和2005年)和5次小规模洪水(或泥石流)事件。研究结果表明,在过去20 a间,倒灶沟大规模泥石流每隔约10 a便会发生一次,而小规模的泥石流或洪水则每隔2~3 a便会发生一次。同时,研究还发现,磨西河流域内泥石流堆积扇上有利于类似桤木生长特征的树种生长(最大树木年轮可达1.4 cm),为该地区泥石流生物防治工程中优势树种的选择提供了科学依据。