天山中部北坡头屯河流域树轮宽度年表特征分析及其与气候要素的相关性初探

利用天山中部北坡头屯河流域8个天山云杉树轮采点的树轮样本,建立树轮宽度指数年表,并分析树轮标准化年表与气候的相关性。结果发现:(1)树轮年表统计特征指示庙尔沟煤矿与三屯河树轮宽度标准化年表可能包含有较多的气候信息;(2)森林上限年表互相关平均系数为最大,森林下部林缘年表互相关平均系数居中,森林上树线附近的小渠子年表与处于下树线附近的庙尔沟煤矿年表间的相关系数最小;(3)位于森林下部林缘年表的连续显著的正自相关系数的阶数少于森林上限的年表,反映该区域森林下部林缘树轮中的气候信息较为清晰,上限年表中的气候信息较为模糊;(4)温度是影响森林上限树轮宽度年表树轮生长的的主要气候限制因子,而降水则是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,区域森林下部林缘年表当年轮宽指数与小渠子气象站上年7月至当年6月的降水呈显著正相关,区域森林上限年表与大西沟气象站当年2—3月的月平均气温呈正相关,这些相关具有明确的树木生理学意义;(5)区域森林上限年表经历了9个轮宽指数偏高时段和9个偏低时段,偏高时段反映当年2—3月的气温偏高,反之指示当年2—3月的气温偏低;区域森林下部林缘年表大致有5个轮宽指数偏高时段和5个偏低时段,偏高时段指示上年7月至当年6月降水偏多,反之表征上年7月至当年的降水偏少。     

博州中东部树轮宽度年表特征及对其气候响应

利用采自博尔塔拉蒙古自治州中东部山区9个采点的树轮样本,研制树轮宽度年表,分析9个树轮宽度标准化年表的统计特征及年表对气候的响应。结果表明:(1)位于森林中下部林缘的吉普克北、包尔克特沟西侧、小海子、胡苏木萨拉年表和森林上树线的吉普克年表包含的气候信息较多。(2)博州中东部山区气候对树木年轮生长的影响存在持续性,显著的持续年数大多表现在当年及其后的3 a。(3)9个年表间的互相关系数均超过了0.01的显著水平,森林中下部林缘年表间的相关性大于森林上树线。(4)森林上树线树轮宽度年表与上年12月至当年9月平均最低气温相关系数最大(R=0.583,显著性水平达0.000 1),其中与6月温度的相关最好,温度是影响森林上树线树轮宽度生长的主要气候限制因子。森林中下部林缘区域树轮宽度年表与上年6月至当年5月的降水量呈显著正相关(R=0.644,显著性水平达0.000 1),其中与6月降水量的相关最好,降水是影响森林中下部林缘树木年轮宽度生长的主要气候限制因子。     

吉尔吉斯斯坦西天山上下林线树轮对气候的响应差异

利用2012年10月采自吉尔吉斯斯坦西天山chon-kyzyl-suu附近的森林上线和下线两个采样点的雪岭云杉树轮样本,建立了上下线树轮宽度年表,结合近百年CRU（0.5?.5）气温和降水资料,分析该地区森林上下线树轮对气候响应的异同。研究表明,森林上下线树轮年表一致性较好,尤其是窄轮出现年份基本相同;对气温响应方面,森林上线树轮年表与春季尤其是4-5月份平均温度显著负相关;而森林下线树轮年表与夏季尤其是6-7月平均气温显著相关。降水方面,树轮年表与上年7月到当年6月降水相关最好,森林下线年表与上年7月到当年6月的降水量相关系数超过0.61;上线也达到了0.49。与中国境内雪岭云杉对气候响应基本相同,位于吉尔吉斯斯坦的西天山北坡树轮宽度同样对降水的响应更为敏感,尤其在森林下线;降水可能是该地区树木生长的主要限制性因子,降水对森林下线树轮径向生长起决定性作用。空间相关分析表明,树轮年表能较好的代表西天山大部分区域上年7月到当年6月的降水量,尤其是西天山北坡吉尔吉斯斯坦境内。     

叶尔羌河流域雪岭云杉树轮宽度气候信息的探讨

位于西昆仑山北坡的叶尔羌河是塔里木河的三大源流之一,该流域山区分布的雪岭云杉为过去气候变化研究提供了理想的载体。本文建立了叶尔羌河流域4个雪岭云杉树轮宽度年表和区域合成年表,探讨了树轮年表对叶城气象站气温、降水等气候要素的响应特征。结果表明雪岭云杉树轮年表具有较高平均敏感度、缺轮率和序列间相关系数,年表的质量较高。区域合成年表与叶城站上年6月至当年5月降水量相关系数为0.393,与当年3—9月平均最低气温相关系数为0.624。一阶差相关分析表明,树轮年表与最低气温的高频变化特征并不一致,二者较高的正相关主要是由于温度升高趋势的贡献。树轮年表与乌恰站上年7月至当年4月降水量相关系数为0.535。西昆仑山北坡雪岭云杉树轮年表与周边对水分敏感的树轮气候记录对比表明,其低频变化趋势以及缺年集中出现的年份均具有较好的一致性。由于气候干旱、下垫面条件恶劣,位于叶尔羌河流域的西昆仑山北坡雪岭云杉树木径向生长的限制因子仍然为水分条件,而非气温。     

额尔齐斯河上游西伯利亚云杉树轮宽度年表特征分析及其对气候的响应

利用采自阿尔泰山南坡额尔齐斯河上游森林6个采样点的低海拔西伯利亚云杉（Picea obovata Ledeb）树轮样本,建立6个树轮宽度指数年表。分析标准化树轮宽度年表的特征参数及对气候的响应发现：（1）可可托海北（KKT）年表包含的气候信息最多,其次是塔里德萨依（TLD）年表。（2）6个标准化年表及区域年表（HEC）与临近的富蕴气象站与生长季及生长季前期的降水呈正相关,与上年7月到当年6月降水量相关最高达0.755,该研究结果与新疆天山山区云杉对气候的响应完全一致。降水是森林下限西伯利亚云杉树轮宽度生长的主要限制因子。（3）海拔相对较高的协特克阔依汗（XTK）和KKT年表除与其它年表具有对降水相同的响应特点外,还与当年8月的平均最低气温呈显著正相关。（4）区域年表树轮宽度指数经历了9个偏高时段和8个偏低时段,揭示了该地区降水的长期变化。     

利用树木年轮资料重建石河子地区168a来的5-8月降水量

据相关普查,天山北坡玛纳斯河山区的板房沟天山云杉树轮宽度标准化年表与石河子地区5~8月降水相关显著,相关系数为0.656(P<0.0001)。基于该年表重建玛纳斯河流域168a来的5~8月降水量,解释方差达43.0%。经统计参数检验和独立历史气候记载验证,表明168a的降水重建值具有较好的可信性。168a来的石河子地区5~8月降水量大体经历了6个偏湿和6个偏干阶段,最湿润年为1988年,降水比长期平均值偏多71.7%,最干旱年为1945年,比多年平均值偏少42.7%,最长偏湿期出现在1843~1857年,而最长偏干期位于1908~1924年。功率谱分析指出重建降水存在4.0和8.0年的变化准周期。石河子地区5~8月降水变化可能与ENSO具有一定的联系。      

基于树轮宽度的伊塞克湖入湖径流量重建与分析

中亚区域气候与水文变化特征及其对全球气候变化的响应重要而复杂,伊塞克湖流域周边山区分布的天山云杉原始森林为揭示区域过去几百年气候水文变化事实和规律提供了良好的载体。本文利用伊塞克湖周边山区4个点的树木年轮宽度、入湖年径流量以及CRU格点气象资料,基于对树轮宽度指数对区域水文和气候要素响应关系分析,利用区域树轮宽度差值年表重建了伊塞克湖355a来的入湖径流量变化历史,二者线性转换方程的方差解释量为30．2％。重建径流量的丰枯阶段变化与天山北坡的玛纳斯河、乌鲁木齐河相对应。但与天山南坡的阿克苏河流域的径流量的低频变化特征不一致,在1850年前的变化趋势相反。空间相关分析发现伊塞克湖流域重建径流量变化能较好地代表中亚天山北坡以及哈萨克斯坦东南部和新疆北部平原区降水变化。此外,还发现了伊塞克湖径流量与北大西洋长周期年代际震荡（AMO）在年代际尺度的同步变化。     

用树木年轮重建博尔塔拉河流域的降水量序列

根据采自天山北坡西段博尔塔拉河流域18个采点的树木年轮样本,建立了每个采点的3种年表。通过相关普查分析,发现年表序列与上年10月至当年7月降水相关显著。用查干哈尔尕(t+1)、依和浑迪(t、t+1)、哈夏(t+2)4个树轮标准化年表序列可较好地重建该流域392a的该时段的降水量。分析重建结果发现:在这392a中,具有较明显的5个干期和6个湿期:有2a、3a、4a、12a、29a和43a的变化准周期:在1730,1753,1778和1831年发生突变。     

阿勒泰地区两种树轮宽度年表气候响应特征

阿尔泰山是树轮气候研究的理想区域,但此前关于阿尔泰山不同海拔高度西伯利亚落叶松和西伯利亚云杉树轮宽度气候响应差异的对比研究较少。本文利用阿尔泰山上树线西伯利亚落叶松以及森林中下部西伯利亚云杉和西伯利亚落叶松树轮宽度资料,在建立宽度年表的基础上,分析阿尔泰山南坡不同海拔高度不同树种对气候响应的差异。研究结果表明：①上树线与森林中下部区域树轮宽度生长的气候限制因子不同,上树线落叶松树轮宽度生长的气候限制因子为6月平均温度,森林中下部云杉树轮生长的气候限制因子为年度（上年7月到当年6月）或春季（4-6月）降水量。②森林中下部云杉树轮宽度生长对降水的响应要优于落叶松。③上树线西伯利亚落叶松树轮宽度均与当年6月平均温度显著正相关（P<0.001）,森林中下部西伯利亚落叶松的气候限制因子不明显。     

塔里木盆地西缘近300年降水量变化重建

：昆仑山北坡西部山区是树木年轮气候研究的薄弱区域。本文在位于公格尔山北坡的喀山河流域山区采集了雪岭云杉的树芯标本,分析了树轮宽度标准年表对塔里木盆地西缘气候要素的响应关系,发现了该区域的树木径向生长主要受水分条件限制,标准年表与塔里木盆地西缘6站上年7月至当年6月平均降水量的相关系数达到0.692。利用树轮宽度年表和年降水量之间的线性回归方程重建了塔里木盆地西缘1715—2014年降水量序列,转换方程的方差解释量为48.0%,且稳定可信。重建的降水序列记录了21个极端干旱年和21个极端湿润年。重建降水量的31年快速傅里叶变换（FFT）滑动序列分析发现塔里木盆地过去300年降水序列存在5个偏干阶段1725—1750、1777—1806、1821—1843、1854—1887和1911—1990年）和6个偏湿阶段（1715—1724、1751—1776、1807—1820、1844—1853、1888—1910和1991—2014年）,20世纪80年代中期以来增湿趋势明显,且还在持续。塔里木盆地西缘干湿变化的韵律与相邻区域的树木年轮水分记录是一致的,几个显著的干湿阶段均能较好地对应,只是其变化幅度和持续的时间存在差异。 关键词：塔里木盆地;公格尔山;雪岭云杉;树木年轮;降水量     

新疆伊犁尼勒克地区树轮宽度年表特征分析

通过对尼勒克地区3个树轮宽度标准化年表有关参数的对比分析,证明萨克巴依顿年表和唐布拉年表比霍仕布拉克年表包含更多的气候信息。将这3个树轮宽度标准化年表与附近的尼勒克气象站1960--2008年月平均降水组合资料进行相关分析,结果表明：尼勒克3个树轮宽度标准化年表的年轮指数与尼勒克地区上年7—8月的降水呈显著正相关,其中唐布拉年表（TBL）的年轮指数与上年7—8月降水相关最佳,相关系数为0．575,达0．00002的极显著性水平,且二者的正相关具有明确的树木生理学意义。研究还发现,尼勒克3个树轮宽度标准化年表的低频信息含量均多于高频信息的含量,在0．05显著性水平上,普遍存在2～3a的变化准周期,且平均年表存在7个高指数阶段和7个低指数阶段。     

348-YEAR PRECIPITATION RECONSTRUCTION FROM TREE-RINGS FOR THE NORTH SLOPE OF THE MIDDLE TIANSHAN MOUNTAINS*

Correlation census shows that the correlation between the tree-ring chronologies in the Urumqi River Basin and precipitation during July in the last year to February in the concurrent year is significant,and the best single correlation coefficient is 0.74,with significance level of 0.0001.Using two residual chronologies collected from west Baiyanggou and Boerqingou,precipitation for 348 years can be reconstructed in the North Slope of middle Tianshan Mountains,its explained variance is 62%.According to much verification from independent precipitation data,historical climate records,glacier and other data.it shows that the reconstructed precipitation series of 348 years is reliable.Analysis of precipitation features indicates that there were three wet periods occurring during 1671-1692,1716-1794 and 1825-1866 and three dry periods during 1693-1715,1795-1824 and 1867-1969.Two wet periods,during 1716-1794 and 1825-1866,correspond to the times of the second and the third glacial terminal moraine formation,which is infront of No.1 glacier in Urumqi River source.According to computation,corresponding annual precipitation amounts are 59mm and 30mm more than now.The reconstructed precipitation series has a significant drying trend from 1716 to 1969.and has better representativeness to the precipitation of Urumqi and Changji Prefecture on the North Slope of Tianshan Mountains.     

新疆伊犁乌孙山北坡树轮灰度年表的建立及气候意义

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。宽度年表对比发现,树木年轮对气候响应南疆强于北疆,北疆其它地方强于伊犁地区,而乌孙山北坡与伊犁其它地区比较,树轮宽度对气候的响应较敏感。树轮图像分析法建立的8种年表特征进行对比发现,恰依恰孜宽度年表对气候的响应最为强烈;而阿乌里亚乔克标准化灰度年表对气候的响应较好。相关分析表明,全轮灰度、早材灰度和最大灰度与4、5月气温相关较好。4月降水和实测宽度、全轮宽度以及早材宽度相关较好,而6月降水与全轮灰度和早材灰度相关较好。早材宽度对气候的响应强于晚材宽度;全轮灰度和早材灰度对气候的响应较好。利用树轮图像分析所得到的8个树轮参数年表可增加气候重建代用指标,提高气候重建的精度。     

呼图壁河流域树轮年表的建立及其特征分析

通过对呼图壁河流域地区6个标准化树轮年表统计参数的分析,发现喀音萨依树轮年表较其它年表可能包含了更多的气候信息,质量较好,而冰沟年表与其他年表的相关性最好,代表性强。在0．05的显著性水平上,冰沟年表树轮指数变化具有明显的具有63．3a,53．3a,31．8a,28．9a,3．7—3．0a和2．03—2．1a的变化准周期。以希勒木布尔克为代表的高海拔采点的年表的高频信息含量较高,而其低频信息含量则是以喀音萨依为代表的低海拔采点的信息含量较高。对年轮指数的观察发现20世纪以来指数在高水平上下波动,从一定程度上佐证了新疆天山山区近40a,特别是近10多年来向湿润发展的大趋势。     

阿尔泰山中部树轮宽度年表特征及其气候响应

利用阿尔泰山中部地区3个采样点的树轮宽度资料,建立年表,对比3个树轮宽度标准化年表（STD）相关特征参数及年表与气候的响应,结果表明：大东沟（DDG）年表和二道房子（EDF）年表的平均敏感度和信噪比等参数均较大,表明2个年表含有较丰富的气候信息。2个年表的显著性水平达到0.01的自相关大多在4阶以内,表明气候对阿尔泰山中部树轮宽度生长的影响主要表现在当年及其后的3 a,其＂滞后效应＂较明显。位于阿尔泰山中部森林中下部林缘的大东沟树轮宽度年表（DDG）与上年11月-当年4月的降水量有显著的正相关（r=0.503,p〈0.001）;而位于阿尔泰山中部森林上树线附近的哈依萨萨依树轮宽度年表（HYS）对当年6-7月的月平均最低气温有明显的正相关（r=0.462,p〈0.001）,但同时与当年1月的降水有很好的响应。