大兴安岭北部大白山高山林线动态与气候变化的关系

高山林线植被对气候变化十分敏感,已成为全球变化研究的热点.研究了大兴安岭北部大白山高山林线的树木生长和群落更新动态及其与气候变化、火干扰等因素的关系.结果表明,林线树木的生长对气候变化十分敏感,但其敏感性随着海拔的降低而减弱;在高海拔,林线树木的径向生长与上年生长季后期(8月)降水负相关,而与上年初秋(9月)温度正相关,这限制作用随着海拔的降低而逐渐消失;与此相反,低海拔树木生长与当年冬末春初(3月)的温度负相关,但随着海拔上升这种限制作用消失.分析结果还表明,本地区的群落更新主要受火干扰驱动,而与气候变化没有显著关系.不同树种在火灾后更新的时间存在差异,这种差异又因海拔的不同而异,反映出不同树种的更新策略及对环境变化适应能力的差异.大兴安岭北部的高山林线在树木生长对气候变化的敏感性、与气候因子的关系及群落更新动态等方面均与干旱区林线有明显的差异,这些差异与气候条件、树种、更新驱动力等方面的不同有密切的关系.     

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)。     

伊犁山区雪岭云杉(Picea schrenkiana)不同树干高度树木径向生长特征及其对气候响应

采集新疆伊犁地区雪岭云杉（Picea schrenkiana）1.3 m、5 m、10 m、15 m、20 m和25 m树干高度树轮样本并研制其树轮宽度年表。通过相关分析得出不同树干高度树木径向生长对气候要素的响应关系及其稳定性,并计算出不同气象因子的相对贡献率和绝对贡献率。结果表明：（1） 不同树干高度具有相似的径向生长变化特征,且平均气温和降水量的影响主要表现为各树干高度树轮宽度与当年9月降水量的显著负相关,与上年11月平均气温的显著正相关,并且5 m至25 m树干高度处还受当年7月降水量的影响。（2） 通过贡献率量化各树干高度气象因子影响情况,1.3 m和5 m树干高度的主要影响因子是平均气温,而10 m、15 m、20 m和25 m树干高度的主要影响因子则是降水量。（3） 滑动相关分析得到各树干高度对气候变化响应的稳定性存在差异,主要表现为各树干高度处与上年12月平均气温相关性减弱,与当年6月平均气温相关性先增强后减弱,与上年9月平均气温负相关性增强;1.3 m至15 m树干高度与当年9月降水量负相关性增强,10 m至25 m树干高度与当年1月降水量相关性减弱。通过分析不同树干高度树木径向生长与气候要素的关系,有助于了解各树干高度树木径向生长与气候响应的差异,为开展更精确的气候重建提供参考。     

青藏高原南部南木林地区树木径向生长对气候因子的响应

树木年轮定年准确、连续性强、分辨率高,并且易于获取复本,已经成为过去气候变化重建的主要手段之一。通过分析青藏高原南部南木林地区大果圆柏的树木年轮宽度变化及其对气候因子的响应,发现树木生长季前期的温度与树木径向生长变化呈正相关关系,而夏季温度与树木径向生长呈负相关关系;年总降水量（上年7月到当年6月）是当地树木径向生长的主要限制因子,相关系数为0.66（P<0.01）,表明南木林地区树轮宽度变化可以指示该地区年总降水量变化。南木林树轮年表（1560—2008年）的突变检验结果显示,该年表在年代际尺度上存在1627年和1829年左右的突变点,表明南木林地区降水量在过去499 a间经历了两次突变。对树木年轮标准化年表的功率谱分析表明,南木林树轮记录具有150 a、100 a、75 a、60 a、50 a以及3.7 a 和3.06 a的显著周期,其中3.7 a和3.06 a周期可能与ENSO有关。     

贡嘎山峨嵋冷杉上下限径向生长与气候因子的关系

通过贡嘎山海螺沟峨眉冷杉海拔分布上下限树轮宽度的测定,采用负指数法(NEC)、区域曲线标准化法(RCS)和断面积修正法(BAI)建立树轮宽度年表,基于临近康定气象站气候数据,分析了不同趋势拟合方法峨眉冷杉径向生长对气候响应的差异。结果表明,采用断面积修正法建立的年表更能准确地表征峨眉冷杉的生长趋势;BAI年表与逐月气候因子相关分析显示,在峨眉冷杉海拔分布下限,树木径向生长与前一年6~9月温度呈显著负相关,温度是影响峨眉冷杉海拔分布下限径向生长的主要因子;林线峨眉冷杉与当年7月温度和5月降水呈显著正相关,温度和降水的耦合作用影响林线峨眉冷杉的径向生长。     

福建三明马尾松树轮宽度对气候变化的响应

运用树木年代学的基本原理和方法,研究三明地区马尾松(Pinus massiniana)径向生长对气候要素的响应。结果表明:夏季温度限制着马尾松的径向生长,年轮宽度与上一年和当年7—8月平均气温均呈显著负相关(P0.01);马尾松的径向生长受到降水和湿度的影响较大,与上一年1—3月降水量和2—3月平均相对湿度显著负相关(P0.01),与当年6—11月平均降水量和7—8月相对湿度显著正相关(P0.01);同时宽度年表与上一年2—3月太阳日照时数显著正相关(P0.01);另外,宽度年表与6—11月PDSI显著正相关(P0.05),生长季的干旱胁迫抑制了马尾松的生长。研究说明本地区限制马尾松树木生长的因素较多,1年中不同时期限制马尾松径向生长的气候因子不同。     

树木年轮资料的可靠性分析——以陕西华山松为例

依据陕西华山的华山松树木年轮宽度、最大密度与最小密度年表，以及对树木生长模拟结果，本文分析了树木径向生长对气候因子（气温和降水）的响应状况。结果表明树木年轮生长的多种指标均能相互印证，并具有生理学意义，从而证实了它们作为气候变化的代用资料是可靠的。这不仅强调了树木年轮多途径分析的必要性，而且为重建过去气候变化提供了依据。     

1950—2014年印度粮食单产对气候变化的响应

利用1950—2014年印度粮食单产统计资料及气候变化资料,从实证的角度,定量分析了小麦、水稻单产对气候的年际变化和年代内趋势性变化的响应。结果表明：1）年际变化方面,粮食单产与降水量和雨日数呈显著正相关,与温度和潜在蒸发量呈显著负相关,其中小麦单产与四者的相关系数分别为0.35（P＜0.01）、0.24（P＜0.10）、-0.32（P＜0.05）和-0.41（P＜0.001）,水稻的相关系数分别为0.32（P＜0.05）、0.32（P＜0.05）、-0.26（P＜0.05）和-0.33（P＜0.01）。这表明,高温、少雨导致的水分胁迫不利于粮食增产。2）在年代内趋势性变化方面,1996—2005年印度气候呈现暖、干化趋势,全国平均粮食单产呈下降趋势;从变化速率的空间分异看,单产下降速率与暖、干化速率的空间分异规律基本吻合,单产快（慢）速下降区域与降水量快（慢）速减少、潜在蒸发量快（慢）速增加区域基本一致。水稻和小麦单产变化速率与降水量变化速率的空间分异均呈正相关,与潜在蒸发量变化速率的空间分异均呈负相关。由此表明,降水减少和温度升高导致的水分胁迫是印度粮食单产时空变化的主要气象成因。     

基于树轮生理模型的雪岭云杉径向生长的模拟研究

雪岭云杉（Picea schrenkiana）是天山山区重要的造林树种，为了解天山山区森林上限树木径向生长对气候环境的响应机制，运用树轮气候学方法，通过采自天山东部巴里坤山雪岭云杉林上限的树芯样本建立的树轮宽度标准化年表，采用VS-oscilloscope模型，模拟雪岭云杉的径向生长过程并揭示了过去55 a以来该过程与环境因子的关系。结果表明：（1）模拟得到的树轮宽度指数与实际树轮宽度指数相关系数为0.645（P<0.01）。两者变化趋势具有较好的一致性，表明模型取得了较好的模拟效果。（2）树木径向生长主要限制因子是4~5月和7~8月的土壤湿度，温度是决定树木生长季开始的主要影响因子，而温度决定的生长速率在宽窄轮的形成上并不明显。（3）模拟的树轮宽度指数与生长结束日期的相关系数是-0.413（P <0.01），说明生长季节的结束日期对树轮宽度的增长有一定的影响。（4）自1984年以来，随着区域气温的逐渐上升，树木生长季的长度有延长的趋势，而树木径向生长却发生衰退现象，1984年以来气温的升高可能是树木生长衰退的主要原因。因而研究从生理角度揭示天山东部森林上限树木径向生长过程中的主要限制因子和限制时段，以期为该区域之后的树轮学研究提供一些借鉴意义。     

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。     

阿尔泰山中东部西伯利亚落叶松生长量及其对气候变化的响应研究

利用阿尔泰山中东部两个样点(AYS、SYK)的西伯利亚落叶松(Larix sibirica)树轮资料,采用新疆西伯利亚落叶松一元材积式获得1969-2011年材积生长量序列。利用相关分析和回归分析等方法对生长量数据和气象资料进行分析,研究气温要素与生长量的关系及树木生长对气温和降水变化的响应。结果表明:近50 a来,西伯利亚落叶松材积生长量表现出显著增加趋势,且与生长季气温有较好的相关性;与当年6月降水量呈负相关趋势,8月降水量呈正相关趋势;生长季平均气温在19~20.9℃时,西伯利亚落叶松生长量最大;SYK样点西伯利亚落叶松生长对气温变化的敏感性高,气温每升高1℃生长量增加0.936 mm³·棵^-1;AYS样点西伯利亚落叶松生长对气温变化的敏感性较低,气温每升高1℃生长量增加0.661 mm³·棵^-1。     

INTERANNUAL TO INTERDECADAL VARIATIONS OF THE REGIONALIZED SURFACE CLIMATE OF THE UNITED STATES AND RELATIONSHIPS TO GENERALIZED FLOW PARAMETERS

This analysis attempts to discern primary causes of interannual and interdecadal climate variations for precipitation and temperature regions of the conterminous United States. Varimax rotated principal components analysis of annual climate division data is used in the derivation of nine precipitation and five temperature regions. Each region's time series is examined for underlying linear trends, representing long-term climate change, and tests for variance changes, to determine regional climate variability shifts. The first six precipitation components, representing the entire eastern half of the country and the Northwest, displayed significant temporal increases. Of these, four displayed significant increases in interannual variability through time. For temperature, only the Southwestern region showed a significant change (increase) through time. However, significant reductions in temperature variability were confirmed for three regions. To determine the causes of the derived climate shifts, correlation analysis was performed with various atmospheric teleconnection indices. Precipitation trends are most strongly associated with variations in the Southern Oscillation Index (SOI) at the interannual time scale while interdecadal variations are associated more with variations in the Pacific/North American (PNA) teleconnection. Both interannual and interdecadal variations of regional temperature are most strongly related to the PNA, except for the Southwest, which showed a significant correlation to the SOI. This suggests that El Niño/Southern Oscillation (ENSO) events are the source for much of the precipitation change evident in the eastern and Northwestern United States and temperature change in the Southwest. [Key words: climate change, precipitation, temperature, El Niño, Southern Oscillation, United States climate.]     

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。     

Radial Growth and Increased Water-Use Efficiency for Ponderosa Pine Trees in Three Regions in the Western United States

We examined changes in and relationships between radial growth and intrinsic water-use efficiency (iWUE) of ponderosa pine (Pinus ponderosa) trees, climate, and atmospheric CO₂ in the western United States since the mid-nineteenth century. We developed tree-ring chronologies for eight sites in three climate regions and used carbon isotope data to calculate pentadal values of iWUE. We examined relationships among radial growth, climate, iWUE, and CO₂ via correlation and regression analyses. Significant upward trends in iWUE occurred at all sites, and despite an absence of climate changes that would favor growth, upward radial growth trends occurred at five sites. Our findings suggest that increased iWUE associated with rising CO₂ can positively impact tree growth rates in the western United States and are thus an evolving component of forest ecosystem processes.     

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。     

2000-2015年石羊河流域植被覆盖度及其对气候变化的响应

内陆河流域植被覆盖度的敏感性是预测未来生物多样性变化的重要指标,是植被应对气候变暖的重要反馈。分析了2000-2015年MODIS-NDVI数据反演的植被覆盖度时空动态变化趋势,结合平均气温、降水量、日照时数、相对湿度、地面温度和蒸发量数据,研究了流域及各生态功能区的植被覆盖度与气候因子的相关性,探讨植被覆盖度变化过程中的气候因素制约方式,了解不同时空尺度下内陆河流域植被覆盖度在全球暖湿化过程中对气候的响应。结果表明：（1）石羊河流域平均植被覆盖度较低,上游的植被覆盖度59.4%,下游13.6%;2000-2015年,流域植被呈现改善趋势的面积远远大于退化的面积,盆地绿洲区植被覆盖度增加趋势最明显。流域植被总体恢复较好,但高海拔地区、城市和民勤绿洲的周边地区植被有不同程度的退化。（2）2000-2015年,石羊河流域各气候因子对植被覆盖度表现为不显著的相关关系,其中与降水量呈正相关的面积最大,与蒸发量呈负相关的面积最大;从上游到下游,植被生长与热量的相关程度逐渐变弱,与水分的相关程度则逐渐增强。（3）石羊河流域的植被覆盖度与气候因子的样条函数存在极显著的线性相关,水原涵养区和荒漠区的植被覆盖度对气候因子的响应较高;绿洲区的植被覆盖度对气候因子的响应相对较低。地面温度的变化是影响石羊河流域植被覆盖度空间格局变化的主要气候制约因素。     

雪岭云杉树轮宽度对气候变化的响应

利用新疆伊犁地区雪岭云杉的6个树轮宽度年表 ,通过相关分析的方法,分析不同地形条件下雪岭云杉树轮宽度对于气候要素的响应。统计分析表明,雪岭云杉对气候变化比较敏感,在北天山南坡的森林下限,雪岭云杉生长与生长季7~8月降水关系显著;在南天山北坡的森林下限,雪岭云杉生长对生长季前11-次年1月最低温度存在显著正相关。地形对雪岭云杉与气候要素之间的关系影响较大,在南天山北坡,由于森林上下限树木抗寒性的差异,森林下限树木生长对温度的响应强于上限树木;南北坡引起的降水量水平的差异,使得天山不同坡向的树木生长响应不同的气候要素。     

Longleaf Pine (Pinus palustris Mill.) Morphology and Climate/Growth Responses Along a Physiographic Gradient in North Carolina

Geographic differences in tree morphology and climate and growth responses of longleaf pine have been documented, yet how these differences vary at a larger scale has not. In this study, we documented changes in tree morphology and climate and radial growth responses of six longleaf pine (Pinus palustris Mill.) stands in three physiographic regions in North Carolina. We sampled from more than fifteen trees per stand and compared site- and regional-level total and latewood ring width values to temperature, precipitation, and drought. All morphological characteristics expressed a strong west–east gradient. Climate and radial growth response was strongest for the Sandhills region and then Piedmont and Coastal Plain regions. The distinct morphological characteristic gradient did not covary with climate and radial growth response, suggesting that additional environmental influences affect needle length, trunk diameter, and height.