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.     

用树木年轮重建天山中部近350 a来的降水量

单相关普查表明，乌鲁木齐河谷树轮年表与上年7月至当年2月降水相关显著.西白杨沟及波尔钦沟两个树轮差值年表可较好地重建出天山中部近350 a来该时段的降水量，解释方差达62％.经用统计参数、独立降水资料、历史气候记载、冰川及其它资料多方面验证，表明近350 a的降水重建序列是可信的.降水特征分析指出：天山中部降水可划分出3个偏湿期(1671(?)一1692年，1716－1794年，1825－1866年)和3个偏干期(1693－1715年，1795－1824年，1867－1969年).其后两个偏湿期与乌鲁木齐河源1号冰川前的第二、第三道终碛垄相对应，经推算，相应年降水量比现今分别偏多约59 mm及30 mm.天山中部上年7月至当年2月的降水具有5、10、53～54、3.7及3.3 a的变化准周期，在1716－1969年间存在着明显的变干趋势，并在1831年发生过突变.重建降水序列对乌鲁木齐、昌吉州天山北坡一带的降水具有较好的代表性.     

树轮记录的天山南坡阿克苏河过去300a径流变化特征

利用采自天山南坡阿克苏河上游5个采样点的树木年轮样本,建立了5个树木年轮宽度年表．树轮宽度年表与近48a阿克苏河径流资料相关普查表明,阿克苏河年径流量与树轮标准化宽度年表显著相关,最高单相关系数达0．611（α〈0．00001）．利用该年表重建了阿克苏河过去300a的年径流量系列,经多方面验证表明,重建结果具有较好的可...     

树轮记录的阿尼玛卿山区过去 830年夏半年最高温变化*

利用采自黄河源区阿尼玛卿山的祁连圆柏(Juniperus prezewalskii)样芯,采用国际规范的树轮学研究方法对所有树轮样芯进行了精确定年。针对各样芯不同的生长趋势分别采用负指数函数、线性函数和样条函数拟合与树龄有关的树木生长趋势。对个别在样芯中存在缺失段或缺失年轮过多难以准确判定缺失位置的样芯,采用"搭桥"的方法建立完整序列,最后用ARSTAN软件计算合成树轮宽度年表,最长序列为1532a,在满足复本要求的基础上建立了长度为830a的树轮宽度年表,并对年表的基本统计特征进行了分析。初步的分析结果表明该年表的年轮指数与研究区夏季温度成显著负相关,并在此基础上重建了研究区过去830年来夏半年(4~9月)平均最高温的变化。重建序列包含有大量的高频变化信息,又有十分显著的低频变化趋势。研究区在重建时段内经历了3个较为显著的降温期,其中1820s~1900s的降温趋势不同于该时期全球平均温度的升高趋势。另外,分析表明在重建时段内升温期较短,但是升温幅度大于降温幅度,迅速升温可能导致研究区严重干旱事件的发生。     

山西五鹿山油松树轮宽度年表的建立及过去百余年5～6月平均气温变化

利用采自山西五鹿山国家自然保护区内的两组油松样本共79根树芯,建立了研究区1893 ～ 2008年的树轮宽度年表.统计相关分析表明,油松树轮宽度生长主要受5～6月平均气温(r=-0.55,p＜0.001)和同期降水总量(r=0.38,p＜0.001)的共同影响,其中5～6月平均气温对树木径向生长的影响更为显著.因此,五鹿山树轮宽度年表可以用来指示5～6月平均气温的变化.在过去105年的有效年表时段(1904 ～ 2008年)里,研究区共出现3个高温时段(1924～ 1932年、1966 ～1978年和1999～2002年)和2个低温(1937～1951年和1986 ～1996年)时段,这些高、低温时段可以与周边其他地区树轮重建的气温序列中的高、低温时段相匹配.自1990年以来研究区气温呈逐步上升趋势,但是这一时段的气温仍在历史气温波动范围之内.空间相关分析表明该树轮宽度年表对研究区及周边较大范围的5～6月平均气温都有一定的指示意义.     

天山北坡精河1615—2007年径流量变化的树轮记录

中国天山北坡西部精河流域山区的树木年轮记录了气候与水文变化过程,利用树轮宽度重建流域径流量长期变化历史对艾比湖湿地自然保护区生态保护和流域水资源利用具有重要意义.建立了精河流域山区2个采样点的天山云杉树轮宽度年表,分析其对流域气象和水文要素的响应特征,建立了树轮宽度标准年表与精河水文站上年9月到当年8月径流量的线性转换方程(R2=37.5%, P<0.001),重建了公元1615—2007年的径流量变化历史.丰枯年份和持续丰枯期分析表明:精河出山口径流量重建序列包含7个丰水年和11个枯水年,且发生了13次持续丰水期和10次持续枯水期.多窗谱分析发现径流量序列在99%的置信水平上存在56.8 年、6.9 年、3.8 年、3.4 年、2.0~2.1 年周期,其中6.9 年对应厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)事件的周期,同时还发现了重建序列与南方涛动指数的显著负相关(r =-0.329,n=56),表明研究区径流量受大尺度海气耦合模式的影响.精河径流量序列与天山北坡玛纳斯河和乌鲁木齐河的丰枯阶段以及天山山区、伊犁地区降水变化的干湿阶段较好的对应,表明天山北坡水文和气候变化的大尺度环流背景和驱动因子一致.     

1671—2006年伊犁尼勒克地区7—8月降水序列的重建与分析

通过对新疆伊犁尼勒克地区3个采点的雪岭云杉树轮宽度标准化年表与尼勒克气象站月降水的单相关普查发现,树轮宽度标准化年表与上年7—8月降水呈显著正相关,且具有明确的树木生理学意义.将树轮宽度标准化年表进行平均得到区域树轮宽度年表,再考虑到上年7—8降水对当年、次年及再次年树木年轮生长的影响,建立区域年表对上年7—8降水的重建方程,重建了1671—2006年336a来的7—8月降水序列,经多方面验证,重建结果是可信的.336a来,尼勒克地区7—8月降水经历了6个偏干阶段和7个偏湿阶段,其中偏湿年数多于偏干年数;最干旱年份为1713年,7—8月降水比多年均值偏少69.4%;最湿润年份为1783年,7—8月降水比多年均值偏多63.5%;7—8月降水长序列变化存在2.0a、2.2a、3.8a、4.9a、9.7a的显著准周期,且在1757年、1852年、1899年前后降水由多向少发生突变,1718年、1778年、1873年前后降水由少向多发生突变,1757年、1778年前后的突变与前人的研究结果相一致.     

树木年轮重建阿勒泰西部1481-2004年6-9月降水量序列

根据采自阿勒泰西部地区5个采点的树木年轮样本, 建立了该地区的树轮年表. 通过相关普查发现, 其差值年表序列与该地区当年6-9月的降水量存在明显的负相关关系, 且具有明确的树木生理学意义. 用沙勒哈(t, t 1)两个树轮差值年表序列可较好地重建该地区1481-2004年524 a来的当年6-9月的降水量, 且经过交叉检验表明重建方程稳定可靠. 分析发现, 阿勒泰西部地区524 a来的重建降水量序列具有9个偏干阶段和9个偏湿阶段, 并且具有34.8 a、 5.0～5.1 a、 4.3～4.4 a、 3.9～4.0 a、 3.7 a和3.4 a的显著干湿变化准周期. 重建降水量序列在1518年、 1548年、 1634年、 1765年、 1856年前后发生过突变.     

用树木年轮重建天山中部近350年来的降水量

单相关普查表明，乌鲁木齐河谷树轮年表与上年7月至当年2月降水相关显著，西白杨沟及波尔钦沟两个树轮差值年可较好地重建出天山中部近350a来该时段的降水量，解释方差达62％，经用统计参数，独立降水资料，历史气候记载，冰川及其它资料多方面验证，表明近350年的降水重建序列是可信的，降水特征分析指出，天山中部降水可划分出3个偏湿期（1671（？）－1692年，1716－1794年，1825－1866年）和3个干期（1693－1715年，1795－1824年，1867－1969年），其后两个偏湿期与乌鲁木齐河源1号冰川前的第二，第三道络碛垄相对应，经推算，相应年降水量比现今分别偏多约59mm及30mm，天山中部上年7月至当年2月的降水具有5，10，53－54，3．7及3．3年的变化准周期，在1716－1969年间存在着明显的变干趋势，并在1831年发生过突变，重建降水序列对乌鲁木齐，昌吉州天山北坡一带的降水具有较好的代表性。     

用树木年轮重建天山北坡中西部7～8月379a的降水量

天山北坡中西部的两个树轮年表与该区域7～8月的降水显著相关.考虑到降水对次年和再次年树木年轮生长的影响,较好地重建了该区域7～8月379a的降水序列,经多方面验证,表明其具有较好的可信性.在379a中,以6.6、6.5、5.4a的周期最为显著,有1734年、1759年、1819年、1872年、1963年5个突变年份,且经历了6个偏湿期及6个偏干期,与伊犁地区重建降水有很好的一致性.     

五台山高山带植被对气候变化的响应

根据五台山高山带草本群落特征种的生长、分布和高山林线树种的年轮分析,揭示了近20年来气候变暖对高山植被的影响。高山草甸和林线过渡带的某些植物种向上爬升的趋势与同期区域气温升高密切相关。草本群落及其特征种沿垂直梯度的爬升与五台山高山带近年来的增温趋势相符合,进一步说明了高山带植被对气候变暖的响应较为敏感,可作为气候变化的指示体。树木年轮宽度序列分析和响应函数表明夏季降水对五台山的高山带木本植物生长有较大影响。由于夏季温度较高,冻土融化,提高了降水的利用效率,促进了树木生长。根据树轮宽度指数与7月份降水量的相关关系,重建了20世纪五台山地区7月份的降水量,基本反映了其间降水量变化的规律。结果表明:五台山20世纪20年代、30年代中期至40年代是相对比较干旱的时期,30年代初期和50年代是相对湿润期,近年来,降水量有下降趋势。     

天山山区近40a夏季降水变化及与南北疆的比较

利用新疆1959-1998年的降水资料,分析了天山山区近40a来夏季降水变化特征,并与南疆、北疆进行了比较.结果表明:天山山区近40a来的夏季降水在干湿阶段、最干最湿年份、降水变化的周期方面均与南北疆有别;天山山区夏季降水空间上的同步性变化比南疆及北疆弱一些;天山山区近40a来夏季降水年代际变化与北疆较为相近.新疆近40a来夏季降水最多的年代是90年代,天山山区偏多12%,南疆偏多25%,北疆偏多21%.     

利用树木年轮重建六盘山地区1900年以来的干湿变化

利用树木年代学中的树木年轮方法,分析了六盘山地区油松的径向生长与气候要素的关系,发现研究区油松的径向生长与该地区4-5月份平均相对湿度之间存在显著的正相关关系。在响应分析的基础上,重建了1900年以来六盘山地区4-5月份平均相对湿度变化序列,重建方程的稳定性较好,相关系数达到0557。分析结果表明：重建的六盘山地区4-5月份平均相对湿度序列存在较显著的4～7年的变化周期;1900年以来,存在4个比较明显的气候较干旱的时期,分别是1905-1916年,1918-1932年,1941-1946年和1955-1962年;同时存在4个气候相对湿润的时期,分别是1900-1904年,1934-1939年,1948-1953年和1964-1973年。其中,最严重的两次干旱期分别为1905-1915年及1922-1932年。     

树轮记录的西北季风边缘区干旱变化

祁连山东部位于亚洲季风西北边缘区,对气候变化十分敏感。由于该区位于半干旱区,降水的变化直接影响人类社会经济的发展,所以研究该区干旱变化情况及其机制非常重要。 利用采自祁连山东部西北季风边缘、地处半干旱区的吐鲁沟地区的油松树轮样芯,建立了树轮宽度年表,时间跨度为1866-2003AD。树轮宽度年表与气象因子相关分析结果显示树木生长主要响应生长季内的降水和干旱变化。该年表与附近区域利用树轮宽度重建的帕尔默干旱指数（PDSI）进行对比,结果显示严重的干旱时间发生在1920s-1930s、1966年、1974年、1982年和1990s和21世纪初。多窗谱分析研究表明,该区年表序列存在显著的2~4 a周期（P<0.05）,该周期与ENSO变率吻合,与在贺兰山、祁连山其他地区、兴隆山及贵清山研究结果一致,表明这些区域可能受共同气候因子的影响。     

1468-2001年新疆精河5～8月平均气温的重建

精河流域上游的3个树轮年表与精河5～8月的平均气温相关显著.考虑到气温对树木年轮生长的滞后效应,重建了精河1468-2001年的5～8月的平均气温,方差解释量为62.2%.在1468-2001年的534 a中精河共经历了7个偏暖和7个偏冷期,在不同阶段气温的变化周期不一致,气温在1541年、1684年、1855年和1969年前后出现突变.     

A tree‐ring width based drought reconstruction for southeastern China: links to Pacific Ocean climate variability

We present a drought reconstruction for southeastern China based on a tree‐ring width chronology of Cryptomeria fortunei developed from two sampling sites in central Fujian. A reconstruction of July–February drought variability, spanning AD 1855–2011, was developed by calibrating total tree‐ring width data with the self‐calibrating Palmer drought severity index (scPDSI). The reconstruction was verified against an independent data set, and accounts for 36% of the actual scPDSI variance during the period 1955–2011. Relatively dry intervals were reconstructed between AD 1859–1880, 1899–1911, 1927–1933, 1946–1959, 1964–1970 and 1987–1997. Relatively wet conditions prevailed during 1855–1858, 1881–1898, 1912–1926, 1934–1945, 1960–1963, 1971–1986 and 1998–2011. Comparisons between our scPDSI reconstruction and a moisture‐sensitive tree‐ring width record from Vietnam revealed consistencies between the two data sets, suggesting similar drought regimes. Spectral peaks of 2.2–6.4 years may be indicative of El Niño‐Southern Oscillation (ENSO) activity, as also suggested by the significant correlations with sea surface temperatures (SSTs) in the eastern equatorial and southeastern Pacific Ocean and an extreme event analysis. The analysis of links between our scPDSI reconstruction and the large‐scale regional climatic variation shows that there is a relationship between regional drought variation and East Asian summer monsoon (EASM) intensity.     

中国陕西关中及周边地区近500年来初夏干燥指数序列的重建

本文采用华山东峰、西峰和南峰的华山松树轮宽度差值年表重建了1500年以来中国陕西关中及周边地区的初夏干燥指数序列,对重建序列进行了统计特征分析,并同大尺度大气环流场进行了相关分析。结果表明:华山年表的变化与该地区初夏平均干燥指数序列的变化具有很好的一致性,可用来重建该地区的初夏干燥指数序列;该地区在1502～1511年、1570～1580年以及1807～1814年间的初夏季节存在3次较为严重的干旱;该地区初夏干燥指数变化存在着较为明显的周期特征,其中以13a左右和4a左右的周期最为显著,但周期特征在不同的历史阶段存在着明显的差异;重建序列在1784年前后发生了一次较大幅度的方差变化,而1587年前后的均值突变则表现为干燥指数值的急剧降低;该地区初夏季节的干燥程度可能与前期极涡的中心强度及冷空气活动有关。