用树轮δ13C重建1685年以来的大气CO2浓度变化趋势

对采自浙江西天目山地区的3株柳杉树盘,交叉定年后,测定了3株树轮δ13C的年序列,分析了3株树轮δ13C序列中所含的共同环境变化信息.用二项式拟合法去除气候因素引起的3个δ13C序列的高频变化,得到3个低频变化序列.分析了the Low Dome冰芯记录的大气CO2浓度与树轮δ13C序列低频变化趋势的关系,建立了相应的转移函数,重建了天目山地区1685年以来大气CO2浓度变化.结果表明:用3株树轮δ13C序列重建的结果有较好的一致性,并与南极冰芯的记录及前人研究结果有很好的吻合.这一结果表明用同一地区不同树木个体的树轮δ13C序列的低频变化序列可以重建出基本一致的大气CO2浓度变化历史.     

埋藏古木的树轮碳同位素作为古气候变化代用指标的可能性

本文对广东不同时代、不同树种的埋藏古木树轮纤维素碳同位素序列研究发现:樟树和山桐子分别在相对炎热潮湿的气候环境中,其树轮δ13C值相对越偏正。结论如下:(1)古山桐子反映冰后期的冷凉气候;(2)古樟代表中全新世的潮湿热带气候;(3)古水松的大批死亡代表了晚全新世和历史时期几次寒冷事件。上述结论说明了古树树轮同位素可以作为古气候变化代用指标的可能性。通过古今对比,丰富了树轮气候学的研究内容。     

东北地区降水周期与太阳活动的关系

利用树轮稳定碳同位素组成（δ１３Ｃｔ）序列可以较为灵敏地记录降水变化的特性，以长白山树轮δ１３Ｃｔ序列为降水变化的自然记录体，探讨太阳活动对长白山乃至东北季风气候区降水变化的影响。研究指出：１）２００年来长白山及东北季风气候区降水变化有准２２年的周期性波动；２）东北季风气候区里，东南季风强弱变化具有准２２年的周期性振荡；３）直接控制东南季风强弱变化的西太平洋副热带高压的活动可能具有相应的准２２年周期     

祁连山青海云杉树轮δ~(13)C的时空变化及其气候意义

通过分析祁连山自东向西5个样点青海云杉年分辨率的树轮碳同位素比率(δ13 C),评价在大气CO2浓度日益增加的背景下青海云杉长期水分利用效率的变化及其对气候变化的响应.最长树轮δ13 C年表为189a,最短112a(1891-2003年).选择了5个样点的公共区间进行分析(1891-2003年).结果表明:祁连山青海云杉δ13 C序列之间显著相关,但是远离山脉主体的两条δ13 C序列与其余序列相关关系较弱.随着大气CO2浓度的持续增加,所有样点青海云杉水分利用效率均表现出显著的提高,但在祁连山腹地的青海云杉水分利用效率提高的幅度低于其它样点.以树轮碳同位素分馏(Δ13 C)和干旱指数之间的相关关系为基础,重建了研究区域1891-2003年期间的干旱历史.其中,20世纪20年代末30年代初和最近10a的两次最严重的干旱分别是由降水减少和气候变暖引起的.     

东北地区降水周期与太阳活动的关系

利用树轮稳定碳同位素组成（δ＾１３Ｃｔ）序列可以较为灵敏地记录降水变化的特性，以长白山树轮δ＾１３Ｃｔ序列为降水变化的自然记录体，探讨太阳活动对长白乃至东北季风气候区降水变化的影响，研究指出：（１）２００年来长白山及东北季风气候区降水变化有准２２年的周期性波动；２）东北季风气候区里，东南季风强弱变化具有准２２年的周期性振荡；３）直接控制东南季风强弱变化的西太平洋副热带高压的活动可能具有相应的准２２     

不同海拔祁连园柏树轮和叶片δ13C值的变化

测定了不同海拔的祁连园柏(Sabina przewalskii)树轮和叶片δ13C值以及叶片光合色素、可溶性糖和氮含量.结果表明: 树轮δ13C值重于叶片δ13C值, 并且没有明显的海拔趋势; 叶片δ13C值与叶片光合色素含量明显负相关, 但与叶片氮含量和可溶性糖含量没有相关关系; 近50 a来树轮δ13C值越来越低, 尽管不同海拔的树轮δ13C值的下降程度存在差异.叶片和树轮δ13C值的变化可能主要受气孔运动的影响, 近50 a来树轮δ13C值的下降是由于人类活动造成的.     

安图红松树轮稳定碳同位素记录的低云量信息

分析了安图红松树轮碳同位素和与之临近的敦化市气象站气象记录间的相关关系，发现树轮碳同位素与上年5－7月平均低云量间存在显著的负相关关系，重建了该近200年来5－7月平均低云量变化。功率谱分析表明，δ^13C序列，重建的低云量序列均包含明显的厄尔厄诺－南方涛动周期（ENSO）和准2年振荡周期（QBO），反映了ENSO以及东亚季风对该区气候的影响。     

中全新世十～百年降水波动的江苏宜兴石笋δ18O记录

据江苏宜兴茗岭洞穴M L石笋的Th230测年结果、年层计数以及与树轮14 C残差曲线的对比,建立了该石笋记录的中全新世持续561年的氧同位素时间序列( 5. 13～ 5. 69kaB. P. )。分辨率达3～ 4年的氧同位素曲线与相应时段树轮14 C残差呈显著的正相关( r= 0.54) ,揭示了中全新世东亚季风降水百年尺度上受太阳辐射驱动。从石笋δ18O功率谱中识别出类似树轮14 C的28～25a、10a 等周期成分,表明该地区十年尺度季风降水也受太阳活动的影响。      

树轮──流域径流变化的记录

根据树轮稳定碳同位素组成（δ１３Ｃｔ）序列可较灵敏地记录降水变化的事实，利用长白山红松树轮δ１３Ｃｔ序列与松花江年径流量之间的平行变化关系，重建了近２００年来松花江年径流量的变化：年径流量变化有明显的准２２年周期；１９００年之前，径流量在周期波动中呈上升趋势，１９００年之后，波动中呈下降趋势     

西藏林芝地区近350 a来降水变化及突变分析

利用树轮δ^13C序列，重建了公元1650年以来林芝地区秋季降水量序列，分析了近350a来降水的阶段性变化和趋势，用小波分析的方法探讨了不同时间尺度降水变化周期的复杂性，结果表明：降水变化在不同层次和时段上存在显2～3a、13a和36a左右周期。突变分析发现，林芝地区秋季降水存在明显的突变年份，随时间尺度的变短，发生突变的次数增加，体现了气候变化的层次性。     

树木年轮稳定同位素分析样品前处理方法探讨

树木年轮稳定碳氧氢同位素(δ13C、δ18O和δD)作为树轮气候学、树轮生态学研究的一种重要信息,随同位素分析技术的发展得到广泛应用.在利用树轮同位素指标进行古气候、古环境研究中,对原木样品进行纯化得到α-纤维素及硝化纤维是一项耗时、耗力且又必须进行的前处理步骤.总结了目前国内外多种纤维素和硝化纤维提取的实验流程,综述了树轮同位素样品分析制备的提取流程,并提出了本研究组的纤维提取试验流程,讨论了该方法的可行性及存在的问题.建议实验室在利用树轮同位素指标进行古气候和全球变化生态学研究时,应关注树木年轮同位素样品制备流程差异对最终获取的同位素比率的影响,以消除不同实验流程造成的实验结果上的差异,为树轮同位素指标大范围空间指标比较提供基础.     

中全新世河南南阳石笋记录的百年季风干旱事件

基于河南南阳洞1支石笋的5个230 Th 年龄和186个氧碳同位素数据,建立了中全新世持续1 570a( 6 115～ 4 544a B. P. )较高分辨率东亚季风降水序列。在整个研究时段,石笋氧碳同位素曲线记录了3次弱季风事件,分别发生在5 830～5 720a B. P. 、5 350～ 5 080a B. P.、4 770～ 4 640a B. P. ,其中5 350～ 5 080a B. P.时段持续干旱,历时270a。在测年误差范围内,平均分辨率达4～ 5 a 的氧同位素曲线与相应时段树轮14 C残差曲线基本对应。功率谱分析表明: 南阳洞石笋具有显著的130a 周期旋回,与树轮Δ14 C( 132a )以及低纬地区其它石笋记录的周期变化基本一致,说明中全新世东亚季风降水在百年尺度上可能主要受太阳辐射驱动。      

树轮——流域径流变化的记录

根据树轮稳定碳同位素组成序列呆较灵敏地记录降水变化的事实，利用长白山红松树轮δ＾１３Ｃｔ序列与松花江年径流量之间的平均变化关系，重建了近２００年来松花江年径流量的变化；年径流量变化有明显的准２２年周期；１９００年以前，径流量在周期波动中呈上升趋势，１９００年之后，流动中呈下降趋势。     

安图红松树轮稳定δ^13C、δ^18O序列记录的气候变化信息

测定了安图红松树轮稳定碳、氧同位素组成。选取与安图县毗邻的敦化市气象记录，分析了气象记录与树轮稳定碳、氧同位素的相关关系，发现红松树轮碳、氧同位素对气候变化均有显著的响应。合成了复合温湿指标（TH），相关分析表明树轮碳、氧同位素对复合温湿指标的响应更加灵敏，而且碳同位素和氧同位素均对5－8月的平均复合温湿指标有显著的响应。建立了碳、氧同位素对气候因子的响应函数，重建了安图地区近2000年来的气候变化。功率谱分析发现碳、氧同位素组成在95％的置信水平上存有准200年、准11年、准4年和准2年的变化周期。前两个周期变化基本上与太阳活动周期变化一致，后两个周期分别对应于“厄尔尼诺现象”和东亚夏季风的“准2年振荡”。     

南海北部造礁珊瑚碳同位素的时空变化及其影响因素

海南岛东岸和南岸两个礁区采集了3个活体滨珊瑚,沿珊瑚生长轴线切样进行月分辨率的氧碳同位素分析,目的是研究珊瑚碳同位素组成在季节、年际和年代际3个时间尺度上的变化与季风气候的联系.结果表明,珊瑚的δ18O值的季节性变化和年际变化在全年都基本上受表层海温的控制,基于这一相关变化可以建立同位素序列的时间标尺.在同位素的时间序列上,珊瑚δ13C值季节性变化与日照基本同步.由于日照变化主要受大气顶部太阳理论日照和云量变化的控制,而理论日照在某一地点随时间的变化是规律的,所以,云量变化是珊瑚碳同位素组成季节变化的主要因素.过去30年珊瑚δ13C值最明显的年代际变化特征是1986～1987年δ13C值的突然减小事件,这一事件与日照的变化在时间和统计特征上都有一致性,但与云量变化关系不大,可能与其他因素引起的日照变化有关.现代滨珊瑚碳同位素组成普遍存在着变小的趋势,这种年代际变化与大气CO2同位素变化一致,两者在机理上成因关系也说明,近代珊瑚碳同位素组成变小的趋势与大气CO2的变化有关.不同海区的珊瑚同位素记录对比显示,海水及其中的有机物的碳同位素组成决定着珊瑚δ13C值季节变化性在空间上的分异特征,它们在很大程度上受淡水注入量的影响;同时,日照起主要作用的光合作用也对珊瑚δ13C值的变化在空间上的分异有一定的贡献.     

川东北宋家洞高分辨率石笋δ~(13)C记录与D/O事件5-1

基于川东北宋家洞石笋SJ1的399个稳定碳同位素组成(δ13C)数据建立了末次冰期中晚期(14~43 ka)高分辨率δ13C时间序列。SJ1的δ13C变化与已发表的该石笋稳定氧同位素组成(δ18O)变化趋势非常一致,清晰地记录了该地区植被对D/O事件5-10的敏感响应。东亚夏季风气候控制的地表植被(包括C3和C4植被比例C3/C4变化和植被密度变化)和土壤微生物活动变化可能是影响SJ1的δ13C变化的主要因素。在这些D/O事件发生时δ13C变轻,指示了C3/C4植被比例上升和植被密度增加。此外,受降水控制的岩溶地下水流速影响的水-岩相互作用,石笋表面滴水时间间隔、洞穴空气的CO2分压和洞穴通风效应等因素影响的CO2脱气作用和先期碳酸盐沉积也可能对SJ1的δ13C变化产生了影响。     

桂林地区44 ka洞穴石笋碳酸钙(盐)δ13C的同位素组成与大气CO2浓度估算

洞穴石笋碳酸钙(盐)δ13C的同位素记录表明,其与δ18O同位素记录一样,均能反映气候环境的冷暖旋回变化,也具有急速的突变事件记录.本文利用近期或古老的洞穴石笋碳酸钙(盐)δ13C的同位素组成,对桂林地区44 ka以来的大气CO2浓度进行了尝试性的估算,估算结果表明,它可与近期所测量的以及冰岩芯气泡组分分析和北方黄土碳酸盐δ13C估算的大气CO2浓度值基本接近,可以进行相互对比,说明利用洞穴石笋碳酸盐δ¨C同位素组成对大气CO2浓度进行估算的方法是可行的.研究表明,洞穴石笋碳酸盐δ13C同位素的记录,对地质时期的冷事件具有独特的敏感性,特别是对新仙女木冷事件和北大西洋Heinrich的H1至H5冷事件反映较为明显,在干冷期δ13C同位素快速升高,总体上与大气CO2浓度的变化呈反比,大气CO2浓度的变化与全球性的气候波动大体一致,但存在明显的区域性变化特征.     

基于树轮宽度重建川西南137年秋冬季平均气温变化

在全球气候变暖背景下,青藏高原东南缘的川滇横断山高海拔地区秋冬季温度变化已经成为区域气候变化研究热点。为了更好地了解长时间尺度下秋冬季平均气温变化对树木生长的影响,本文运用泸沽湖地区丽江云杉(Picea likiangensis)树轮宽度资料,建立了标准年表。并基于气温与树轮宽度指数的关系,重建了过去137年来川西南地区的秋冬季平均气温波动历史。重建序列存在2个暖期(1911~1927 A.D.,1992~2015 A.D.)、1个冷期(1939~1991 A.D.)。与其他树轮序列、沉积记录及历史记录的比较和空间相关分析,显示重建结果可靠,且具有区域代表性。集合经验模态(EEMD)分解得到2 a、19 a和54 a的周期控制序列冷暖波动。厄尔尼诺-南方涛动(ENSO),太阳黑子,太平洋年代际涛动(PDO)和北大西洋涛动(NAO)可能是以上周期的驱动因子.     

树轮稳定碳同位素与全球变化研究

本文介绍了与全球变化有关的树轮稳定碳同位素的研究现状,分析了树轮δ~(13)与大气CO_2浓度之间的关系,阐明了开展此项研究的目的和意义。通过10~3年尺度的树轮δ~(13)时间序列的研究,可据此分析过去小尺度气候变化的周期性规律,评估人为作用对它的干扰强度,预测未来几十至几百年的气候和环境变迁。     

基于树轮的阿勒泰地区1818-2006年1-2月降雪量重建与分析

依据采自新疆阿勒泰中东部地区的树木年轮样本,建立了该地区8个采点的树轮宽度年表.相关普查发现,标准化树轮宽度年表序列与该地区1-2月的降雪量存在明显的正相关关系,且具有显著的树木生理学意义.用义河山南(t)、卓勒萨依(t+2)和哈拉额尔齐斯(t+3)三个标准化树轮宽度年表序列可以较好地重建该地区1818-2006年189a来当年1-2月的降雪量,且经过交叉检验表明重建方程稳定可靠.分析发现,阿勒泰地区189a来降雪量的重建序列具有5个偏少阶段和5个偏多阶段,并具有2.4a,3.3～3.4a和63a的显著干湿变化准周期.冬季降雪量的重建序列大致存在4个突变点,其中在1847年和1930年前后为降雪量由多到少突变,而在1901年和1986年前后是自少向多突变.