用树木年轮重建阿勒泰东部6-7月平均温度序列

 利用采自阿勒泰中东部地区8个树轮采样点的西伯利亚落叶松树轮资料,建立宽度年表。分析这些年表与气候要素的相关性发现,标准化年表序列与该地区青河气象站6—7月的月平均气温存在显著的正相关关系,最高单相关为卓勒萨依ZLS年表,相关系数为0.555（P＜0.0001）,且具有明显的树木生理学意义。用卓勒萨依t和卓勒萨依t+3两个树轮标准化年表序列,可较好地重建该地区过去394 a来6—7月月平均气温序列,交叉检验表明,重建方程稳定可靠。分析发现,阿勒泰东部地区394 a来的气温重建序列具有7个偏冷和7个偏暖阶段,和2.7~3.7 a,43.7 a,52.4 a的显著冷暖变化准周期。月平均气温重建序列存在10个突变点,其中在1669年,1714年,1762年,1802年和1939年前后为初夏月平均气温由低向高突变,而在1691年,1732年,1781年,1919年和1963年前后是自高温向低温突变。     

榆树年轮记录的浑善达克沙地春季平均最高气温

基于采自内蒙古正蓝旗北部浑善达克沙地的榆树树芯及圆盘建立了区域年表,其与浑善达克沙地4—5月平均最高气温存在显著的负相关性（r=-0.72）,根据二者的相关性建立回归方程（方差解释量为51.35%）,稳定可靠,并据此重建了该地区1766—2011年4—5月平均最高气温,共246 a。重建序列中,气温显著偏高的时段有5个,显著偏低的时段有6个。采用多窗谱分析检测序列周期性,存在2~3.5 a和33~51.28 a周期。重建序列与周围地区干旱指数重建序列波动趋势具有一致性,且周围地区4—5月平均最高气温与重建的该地区4—5月平均最高气温间相关系数均高于0.6。     

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。     

川西高原6-7月最低气温场重建研究

 经过单相关普查,选择川西高原甘孜、阿坝两州的14个树木年轮宽度年表和14个气象站的1961—2005年6—7月最低气温资料分别建立树轮宽度场和最低气温场。计算树轮宽度场和最低气温场的典型相关系数,发现两个场的第一特征向量和第三特征向量有较好的相关性。利用多元线性回归模型分别重建14个地点的1787—2005年6—7月最低气温序列和川西地区平均气温序列,重建6—7月最低气温场。分析最低气温重建场发现,第一特征向量能较好地反映川西地区的冷暖变化。在近两个世纪里,川西地区最低气温场第一特征向量的方差贡献率在增加,而最低气温场的收敛速度在减慢。     

利用树轮年表重建新疆博州中东部1622—2010年降水量

利用小海子（XHZ）采样点标准化树轮年表重建了博尔塔拉蒙古自治州(简称博州)中东部地区1622—2010年上年7月至当年6月降水量,相关系数为0.599,方差解释量达35.8%（调整自由度后为34.6%）。利用多种统计参数和独立资料对重建结果进行验证,表明降水量重建值具有较好的可信性。对重建降水量的分析表明:在这389年中,博州中东部地区降水量大体经历7个偏少阶段和7个偏多阶段,且与天山山区年降水显著相关,在波动上也比较一致;重建降水量序列具有2年左右的显著准周期。     

油松树轮记录的过去134年伏牛山5-7月平均最高温度

利用豫西伏牛山的两组油松树轮宽度年表,重建了该区域1874年以来5-7月的平均最高温度.并用Jackknife和Bootstrap等方法进行了方程稳定性检验,统计检验参数表明重建序列与实测序列吻合较好,且方程稳定可信,重建方程的解释方差为40%(调整自由度后为39%).重建显示,在过去134年中,豫西伏牛山区5-7月平均最高气温经历了4次冷期和5次暖期.其中,20世纪20-30年代末是最显著的暖期,之后开始降温,至50年代降到谷底,温度小幅回升后,在70-80年代中期又显著下降,80年代末以后开始增温.该重建温度序列与秦岭中部南五台地区温度序列有较好的一致性.     

利用树轮图像灰度重建南天山北坡西部初夏温度序列

通过相关普查发现,最大灰度标准化年表与6—7月平均温度存在显著的负相关,最高单相关系数为-0.588,且具有明确的树木生理学意义。利用阿合牙孜（AHY）次年、乔拉克铁热克（QLK）当年、腊拉散（LLS）当年、琼库什太（QKS）次年的最大灰度标准化年表能够较好地重建南天山北坡西部6—7月平均温度序列,方差解释量达55.2%,并通过交叉检验表明重建结果是稳定可靠。南天山北坡西部地区6—7月平均温度重建序列具有如下特征：①经历了6个偏暖阶段和5个偏冷阶段,且多个阶段与全球变暖有较好的响应;②利用功率谱分析发现11 a、52 a的准周期变化,利用小波分析对周期的时频变化研究发现气温中短周期振荡随时间不断减弱,进入20世纪这种趋势更加明显,同时50~60 a的长周期变化一直存在;③发生了2次明显的突变,其中包括1916年与1935年。     

用树轮灰度重建乌孙山北坡4—5月平均最低气温

利用2006年采自新疆伊犁乌孙山北坡3个采点的树轮样本,建立了树轮宽度年表,采用树轮图像分析法进一步建立了3种宽度年表和5种灰度年表。相关分析发现,在所有参数年表中乌孙山北坡3个树轮标准化全轮灰度年表序列与该地区4—5月平均最低气温显著相关,相关系数最大可达-0.552。经多方面检验可知,利用树轮标准化全轮灰度年表重建该地区过去324 a 的4—5月最低气温是可信的。通过对重建最低气温序列进行功率谱分析发现乌孙山北坡4—5月最低气温具有31 a、36 a和48 a的变化准周期;小波分析证实,31~32 a的低频变化周期最为显著,1800年以前,震荡随时间推移逐渐减弱,周期逐渐缩短,19世纪后期震荡加强,进入20世纪,震荡减弱,逐渐趋于稳定。4—5月平均最低气温经历了11高11低的变化阶段。     

采用高山松最大密度重建川西高原近百年夏季气温

川西高原高山松树轮宽度及最大密度分析结果表明,最大密度年表和宽度年表中可提取的气候信息是不同的,在温暖、水分条件适中的地区,采用树木密度指标分析气候要素的变化是有效的途径。树轮宽度主要受5月降水影响,和西南季风活动有关;而最大密度主要指示了夏季(6￣9月)温度。利用转换函数重建了川西高原近百年来夏季(6￣9月)温度,重建序列的方差解释量为51%,(F=52.099,p<0.0001)。重建序列显示川西高原,30年代之前为偏冷期,30年代到60年代为偏暖期,与四川地区近百年的冷暖时期比较一致。与平原地区的成都相比,高原的升温转折点提前3年,表明高原地区对气温变化的响应更为敏感,川西高原地区可能是四川省气候变化的先兆地区。1983年以后川西高原地区夏季温度呈明显的上升趋势,20世纪90年代夏季温度的滑动平均为近百年的最大值,但在90年代初期仍处于均值线以下,表现为凉夏;90年代后半期表现为夏旱。     

利用树木年轮重建阿勒泰地区1794-2012年降水量

利用阿勒泰地区3个采样点的西伯利亚云杉（Picea obovata）树轮样本,建立了区域树轮宽度标准化年表。单相关普查发现,阿勒泰地区区域树轮宽度标准化年表与该区域5个气象站上年7月至当年6月降水量相关显著（R=0.714,P<0.00001）。用区域树轮宽度标准化年表可较好地重建该区域上年7月至当年6月的降水量,解释方差达51.0%,验证表明降水重建序列是可信的。重建序列经历了4个偏湿期和4个偏干期。存在2.2～2.5 a的显著周期（P<0.05）及146、2.8、2.1、2.0 a的较显著周期。在1889年发生从少到多的突变。空间相关分析表明重建结果对阿勒泰地区降水具有较好的代表性。重建结果与阿尔泰山、天山中部地区、吉尔吉斯斯坦东部天山北坡的降水变化趋势和干湿阶段具有较好的一致性,与PDSI变化趋势也有较好的一致性。     

博尔塔拉河流域过去461 a夏季温度的重建和分析

 根据采自天山北坡西段博尔塔拉河流域树木年轮样本,建立了该流域的树木年轮年表序列。通过相关普查得出,该年表与夏季（7-8月）月平均温度存在明显的负相关关系,且具有明确的树木生理学意义。用然布尔萨依（t+2）,铁里门萨依（t+1）和阿合峡特（t+2）三个差值树轮年表可较好地重建该流域461 a来该时段的月平均温度,并通过交叉检验可知所构建的方程是稳定可靠的。通过分析发现,博尔塔拉河流域461 a来夏季月平均温度经历了27个偏暖阶段,存在11 a、12 a、13 a、22 a、27 a、40 a、72 a、93 a、94 a、95 a、146 a和147 a的周期变化； 461 a来博尔塔拉河流域夏季月平均温度序列在1696年、1838年、1842和1962年发生过气温突变。     

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。     

树木年轮记录的天山北坡中部过去338 a降水变化

 利用位于天山北坡中部9个气象站的降水资料与采自该地区的21个树木年轮年表序列进行分析。结果表明,9个气象站上年8月到当年7月的平均降水量与树木年轮标准化年表具有很好的相关性,最高单相关达到0.612（P<0.0001）。分析发现,生长季前期及春材形成期的降水变化对天山山区树木年轮径向生长量起着决定性作用。用四工河东白杨沟、呼图壁河赛热克巴依萨依、呼图壁河希热克久热特、四工河西白杨沟、奎屯河兰能果尔南5个标准化年表较好地重建了天山北坡中部近338 a来上年8月到当年7月的降水量,重建方程的方差解释量达到60.0%,经过统计检验和历史资料验证,表明重建序列是可靠的。对过去338 a天山北坡中部降水变化的特征分析表明,近338 a间,天山北坡中部降水大体经历了8个偏干和8个偏湿阶段,偏湿年份与偏干年份基本持平。最长的偏干阶段是1705—1750年,最干旱的阶段为1960—1989年,最干旱年份是1796年、1944年和1974年,降水偏少程度均大于27%;最长的偏湿阶段是1917—1959年,1690—1904年间为降水最为丰沛的时期。天山北坡中部338 a降水具有两年左右的变化准周期,在1751年发生了明显的由少到多的突变,在1958年前后发生了明显的由多到少的突变。     

天山北坡东部地区树轮宽度年表特征分析

通过对天山北坡东部地区8个树轮宽度标准化年表的有关参数的对比,证明苏巴什沟与白杨河沟年表包含有较多的气候信息,8个树轮宽度标准化年表的互相关系数平均值达0.530,其中白杨河沟与苏巴什沟年表的相关系数高达0.725。说明所采样本对该区域的气候具有较好的代表性。再将8个树轮宽度标准化年表与附近的奇台县、木垒县两个气象站1961—2007年逐月降水和平均最低气温,及单月降水和单月气温进行相关分析。结果表明,天山东部地区白杨河沟的树轮宽度生长与上年7月至当年6月的降水呈正相关,其相关系数为0.597,显著性水平达0.000006,与当年6月平均最低气温呈负相关,相关系数为-0.437,显著性水平达0.001,上述均具有明确的树木生理学意义。研究还发现,在0.05显著性水平上,8个年表的树轮宽度指数变化以2~3 a的变化准周期最为多见,苏巴什沟、大东沟及白杨河沟年表以11 a准周期多见。就整个地区而言,天山北坡东部地区8个年表中低频气候信息一般多于高频气候信息。     

青藏高原东北部与南部地区树木径向生长对气候要素的响应——以祁丰和林周树轮为例

了解树木径向生长对气候响应的区域特征是模拟或预测未来全球变化如何对森林生态系统产生影响的基础。对青藏高原东北部(祁丰)干旱气候条件下与南部(林周)高寒半干旱气候条件下的两条标准化年表分析发现,两年表敏感度均较高,样芯间一致性均较强,为分析树木径向生长对气候要素的响应关系提供了保障。对祁丰和林周树轮宽度序列与其附近酒泉(1951-2009年)和当雄(1963-2009年)气象站上年5月到当年9月的气候因子(月平均气温、月最高气温、月平均最低温和月降水量)进行相关和响应分析发现,祁丰和林周树木的径向生长与当年5-6月平均气温存在负相关关系,相关系数分别为-0.360和-0.466;而与当年5-6月降水量显著正相关,相关系数分别为0.499和0.623。祁丰和林周树轮宽度序列与帕尔默干旱指数(PDSI,1951-2005年)的格网数据在每个月份均呈正相关关系,与5-6月的相关值分别为0.581和0.719。上年7月到当年6月的降水量与祁丰(r=0.529)和林周(r=0.667)树轮宽度序列的相关值也较高,推断干旱状况是限制高原东北部与南部树木径向生长的主要因素。