采点和去趋势方法对天山西部云杉上树线树轮宽度年表相关性及其气候信号的影响

针对新疆天山西部伊犁、博州三大山体北坡云杉上树线树木年轮资料,采用区域曲线、负指数曲线、样条函数三种不同生长去趋势方法,研制树轮宽度年表,分析不同采点和树轮去趋势方法对树轮宽度年表在不同频域的相关性及气候信号的影响发现：①采点间的距离和是否位于同一气候区是影响云杉上树线树轮宽度年表间相关性的首要因子。三个采点间的树轮宽度变化,在高频变化方面最为相似,低频变化存在着较大差异,表明它们在揭示和重建大范围的高频气候变化方面可能具有较大的应用潜力。②三种不同去趋势方法对天山西部山脉北坡上树线的云杉树轮宽度年表的研制具有一定影响,负指数和样条函数去趋势方法研制的树轮年表较为相似,而区域曲线去趋势方法研制的树轮宽度年表中则可保留较多的轮宽低频变化信息。③降水是天山西部云杉上树线的树轮宽度生长的主要限制因子,且树轮宽度生长对降水的响应具有显著的滞后性。④在天山西部的云杉上树线采点,使用区域曲线去趋势方法有利于在树轮宽度年表中保留较多的与水分有关的气候信息。     

乌鲁木齐河山区流域树轮宽度年表特征及其对气候的响应

通过对比乌鲁木齐河山区流域8个天山云杉树轮宽度标准化年表的多个特征参数及分析树轮年表对气候的响应,主要得到如下研究结论:(1)在8个树轮宽度年表中,东白杨沟下年表包含的气候信息最多,其次是英雄桥沟年表,再次是跃进桥东年表;(2)乌鲁木齐河山区流域气候对树木年轮生长的影响存在明显的持续性,持续年数大多为3~8 a,最短为2 a;(3)在乌鲁木齐河山区流域低海拔处气候对树木年轮宽度生长的限制作用强于高海拔地区,森林下部林缘年表中含有的气候信息多于森林上树线附近的年表;(4)通过相关函数和相关普查发现,乌鲁木齐河山区流域影响森林上树线树轮宽度年表树轮生长的主要气候限制因子是2~3月的平均温度,而影响森林下部林缘树轮宽度年表树轮生长的主要气候限制因子为5~6月的干旱强度;(5)区域森林上树线树轮宽度年表的年轮指数343 a经历了9个轮宽指数偏高时段和8个偏低时段,反映了2~3月的温度的长期变化。区域森林下部林缘树轮宽度年表的年轮指数365 a来有11个轮宽指数偏高时段和11个偏低时段,揭示了5~6月PDSI的长期变化。     

不同去趋势方法对哈思山地区树轮宽度年表气候信号的影响

利用采自甘肃哈思山的油松(Pinus tabulaeformis)树木年轮资料,采用区域曲线(Regional Curve)、负指数曲线(Negative Exponential Curve)和样条函数(Smoothing Spline,30 a步长和67%样本序列长度步长)3种不同类型的去趋势方法,分别建立了RCS、NEL、SP30和SP67四个树轮宽度年表。通过比较不同树轮宽度指数序列和它们对温度、降水的响应发现:4个树轮宽度指数序列的波动趋势十分一致,但波动幅度有所差异;4个年表对降水的响应较差,对温度的响应差异较大,其中,RCS和NEL年表对温度的响应更为敏感,保留了较多的温度信息;温度对研究区树木生长限制作用较强。利用功率谱方法分析了不同去趋势方法对不同频域气候信号的影响,结果显示:不同去趋势方法得到的年表保留低频变化信息的能力差别较大,其中用区域曲线和负指数函数方法建立的年表保留低频信息的能力较强,而用样条函数建立的年表保留低频信息的能力较差。通过综合比较分析,认为负指数函数是比较适合研究区油松树轮资料的一种去趋势方法。     

柴达木盆地东缘祁连圆柏轮宽序列标准化的方法研究

利用在青海柴达木盆地东缘山地获取的大量祁连圆柏树轮资料,对拟合并去除树木生长趋势即标准化方法进行探讨,提出了一种总体曲线方法。该方法用包含完整树木髓心、并且在40~60年间达到生长顶峰的树轮资料拟合柴达木盆地东缘祁连圆柏的总体生长趋势曲线,并用广义的负指数函数来描述树木自茎的次生生长开始以来的径向生长过程。用相同的树轮资料建立估算缺失轮数的最初径向生长模型,其方差解释量高达90.9%。建立年表时包含髓心的样芯认定生理年龄为1年,不包含髓心的样芯用最初径向生长模型估算缺失轮数,然后全部样芯用生长趋势曲线对应部分进行去趋势标准化。该方法对建立可靠、准确的长年表有重要意义,所建年表比用传统负指数函数方法建立的年表保留了更多的低频变化信息。     

马尾松年轮宽度年表特征及气候响应的相关性研究（英文）

树木径向生长形成的年轮与气候变化密切相关,不同气候条件(例如温度、降水)能影响树木生长,年轮的宽度变化能够反映气候变化情况。树木年轮具有定年准确、连续性强、分辨率高和记录性好等优点,应用树木年轮信息进行气候变化的研究是现今气候变化研究的重要手段。我国树轮气候学的研究区域主要集中在新疆、内蒙等西北干旱、半干旱地区以及东北地区的长白山自然保护区,研究的主要方向为历史时期的气候重构和树木年轮信息的气候变化响应。近年来,国内树轮气候学界以邵雪梅、史江峰等学者开始将研究区域拓展到我国东南沿海地区,并取得了一定的进展。本文利用采自湖南丘陵山区双牌县阳明山西北坡3个采样点的马尾松年轮宽度样本,建立了一个长度为36年的区域马尾松年轮宽度年表。阐述了马尾松年轮宽度年表的建立过程,并论述了马尾松年轮宽度年表与气候要素之间的关系,旨在探讨我国南方丘陵湿润山区树木在生长前期(径向连年生长达到最大值)的年轮宽度对气候要素响应研究的可靠性,同时揭示该地区过去环境变化的一般规律及其对树木生长的影响。相关分析发现:阳明山三个采样点的区域马尾松树木年轮宽度变化和当地气候要素存在良好的相关性。树木生长季前的径向生长与当年1–5月份的平均温度显著正相关,相关系数0.596(P0.01),与上一年的夏季6、7月份的平均温度显著正相关,相关系数0.630(P0.01);降水对马尾松的径向生长的影响主要表现在"滞后效应"方面,上一年生长季外的11–3月份以及夏季6、7月份的降水对马尾松径向生长存在负相关,相关系数分别为-0.46、-0.582(P0.05)。     

黄柏山树轮生长对气候因子的响应及模拟

利用大别山西部的3个黄山松（Pinus taiwanensis Hayata）树木年轮采样点的样本,建立3个标准年表,其特征值都表明黄山松树木年轮宽度中含有较高的环境信息;年表间相关密切,区域主要受气候因子影响、南北差异显著;年表与气候因素的相关也显示不同环境生长的黄山松差异性要大于共性;同样多元线性回归也确定该研究区影响树木生长的主导因子为前一年10月的均温,而前一年8月的降水同样起着非常重要的作用。不同要素的模拟结果有较好的一致性,但极端气候条件下树木的生长差异显著。     

新疆东部树木年表的建立及近代气候变化趋势探讨

以树木年轮提供的气候信息,建立树木年表,是了解过去气候变化事实,探知气候变化规律的一个重要手段。本文通过树木年表的建立,并用有关文史资料及自然迹象佐证,对新疆东部地区历史时期(着重最近数百年)的气候变化进行了分析,并对未来气候变化趋势作出推断。     

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。     

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。     

牛背梁自然保护区林线不同海拔巴山冷杉径向生长对气候变化的响应

近年来气候变化对秦岭植被的影响已得到众多研究的证实,牛背梁作为秦岭东部主脊和国家级自然保护区,该地区亚高山林线植被对气候变化的生态响应现状尚未得到广泛关注。依照树木年代学原理,进行响应分析并建立回归模型,探讨了牛背梁林线关键树种巴山冷杉（Abies fargesii）年表特征及对气候响应的海拔分异特征。结果表明：（1）随海拔升高,树木生长对气候的敏感性逐渐上升,但轮宽年表的同步性和信号强度呈先下降后上升的特点。（2）不同海拔树轮宽度年表的气候响应结果基本一致,对气温的敏感性均较降水强,敏感时段为当年2～8月,差异主要体现在,高海拔树木受生长季末期8月气温的影响较重,中海拔树木受生长季前期3～4月降水和上年冬季10～11月气温的促进,而低海拔树木受初春1～2月降水的限制作用明显。（3）对比分析低、中、高海拔3个回归模型中显著因子的变化趋势,发现气候变化可以促进巴山冷杉生长季的提前,但不同海拔树木的生长动态各异,说明研究区林线不同海拔巴山冷杉生长对全球变化可能具有不同的响应机制。     

树轮记录的吉尔吉斯斯坦东部过去百年干湿变化

利用吉尔吉斯斯坦东部chon-kyzyl-suu附近的两个树轮宽度年表,与CRU气温、降水资料和PDSI资料进行相关分析和响应分析,重建该地区过去百年的降水和PDSI,分析近百年吉尔吉斯斯坦东部干湿变化特征。结果表明：（1）该地区树轮宽度对降水和PDSI响应较好,利用树轮宽度年表可以较好地重建该地区过去百年上年7月到当年6月的降水和PDSI序列;（2）近百年该地区干湿变化具有明显的6 a、13 a和21 a左右的变化准周期;在1913年前后、1943年前后和1972年前后发生了由多到少的气候突变,在1950年前后发生了由少到多的气候突变;（3）吉尔吉斯斯坦东部过去百年干湿变化与中国境内天山山区降水变化一致：1890s偏干,1900s是最为湿润的10 a,1910s是最为干旱的10 a,1917年是近百年来最干旱的1 a,1920s-1930s偏湿,1940s偏干,1950s-1960s偏湿,1970s偏干,1980s-2000s偏湿,尤其是1980年以后到现在,天山山区经历了近百年最为漫长的增湿期;重建的近百年吉尔吉斯斯坦东部干湿变化能较好的代表西天山大部分区域尤其是西天山北坡吉尔吉斯斯坦境内的干湿变化。     

样条函数步长变化对树轮宽度年表与气候相关性的影响初探

利用天山中部北坡头屯河及三屯河流域4个天山云杉采点的树轮样本,研制样条函数不同步长的树轮宽度标准化年表,分析样条函数不同步长对树轮宽度标准化年表与气候的相关性的影响发现:①随着样条函数步长的增加,位于森林中下部林缘的庙尔沟煤矿和三屯河的树轮宽度标准化年表与小渠子气象站上年7月至当年6月的降水量的相关系数曲线均呈现出先增后减小的变化形式,但在局部有差异,最佳步长分别为40 a和30 a。②随着样条函数步长的增加,处于森林上限的东南沟和小渠子的树轮宽度标准化年表与大西沟气象站当年2-3月的月平均气温的相关系数的曲线都呈现光滑的先升后平的对数曲线型,最终确定220 a、185 a分别作为东南沟和小渠子树轮宽度标准化年表的样条函数步长。③通过分析发现最佳的样条函数步长比传统方法给定的样条函数步长和按树轮宽度序列公共区间长度的1/2的样条函数步长所含的气候信息多。     

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。     

大别山地区黄山松和油松树轮宽度的气候意义

本文基于2010年采自大别山地区黄山松、油松树轮资料分别建立了树轮宽度标准年表,利用相关函数检验了年表与附近的麻城气象站1959-2009年月平均最高气温、月平均气温、月平均最低气温和月降水量之间关系,旨在探讨黄山松、油松树轮宽度的气候意义。研究结果显示,平均敏感度、标准差、信噪比等统计量黄山松年表均高于油松年表,表明黄山松年表较油松年表包含更多的气候信息,具有更高的树轮气候学研究价值。黄山松径向生长主要受当年2-7月平均气温限制,任何月份及月份组合降水量对黄山松径向生长的限制作用均不显著;油松径向生长主要受当年5-6月降水总量限制,任何月份及月份组合气温对油松径向生长的限制作用均不显著。研究表明,在中国亚热带暖湿地区,气候要素的年际变化亦可对部分树种径向生长具有较强的限制作用,树木年轮宽度的变化对气候具有指示意义。研究结果将进一步弥补中国亚热带暖湿地区树轮宽度年表的不足,为树轮气候重建研究提供参考和依据。     

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。     

新疆哈密八大石森林上限树轮记录的温度变化信息

本研究采集新疆哈密地区八大石西伯利亚落叶松森林上限树芯样本,建立标准宽度年表.通过树木年轮-气候响应分析,发现标准年表序列反映了该地生长季(5～9月)的月平均温度及月平均最低温度信息,且该序列与前人的研究结果对比具有较好的一致性.树轮宽度序列主要反映出了1885年之前以冷期为主,1885年之后以暖期为主,且暖期延续时间变长,20世纪后半期增温的趋势.该序列与天山冰川进退的时间较为一致,同时也发现该序列极值与当地蝗灾具有很好的对应,与亚洲近两百年来的大型火山喷发事件具有很好的一致性,由此可以推测该年表在一定程度上捕捉到了冰川进退、火山事件的环境信息.     

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。