祁连山中东部青海云杉径向生长对气候变暖的响应差异

气候变暖对森林生态系统产生了深刻影响,而树木生长对气候变化做出了不同的响应。本研究利用采自祁连山中、东部不同海拔梯度的青海云杉（Picea crassifolia）树轮样本,分别建立了中部和东部6个树轮宽度年表,分析了树木径向生长与各气候要素的关系以及随时间变化的稳定性。结果表明：祁连山中部青海云杉对降水和scPDSI较东部更为敏感。中部树轮宽度年表与当年5—7月的scPDSI极显著正相关（P<0.001）,东部树轮宽度年表与前一年9月和当年5月scPDSI显著正相关,表明中部LCH区域青海云杉径向生长主要受当年5—7月土壤水分条件的限制;东部XYH区域则受前一年9月和当年5月的土壤水分的限制。20世纪80年代中东部温度显著升高（P<0.001）,中东部树木生长受高温引起的干旱胁迫增强;20世纪90年代以后,由于中部降水增加而东部降水变化不明显,中部树木生长干旱压力得到缓解,东部森林受干旱的限制作用增强。此外,中东部青海云杉与温度、降水和scPDSI的相关关系逐渐趋向一致,未来气候的持续变暖或许将减小中东部树轮-气候关系的差异。     

青藏高原东北部树轮海拔梯度研究的散点图分析应用

利用散点图直线回归分析结合主成分分析,研究同一坡面不同海拔的树轮宽度与气候因子的关系.由于同一山坡上随着海拔的升高气候因子表现出差异,导致不同海拔的树木生长对温度和降水的响应呈现阶梯状渐变.对树轮宽度序列和与其存在显著相关的5—7月份的气候因子进行散点图分析,得出5—7月的温度对树木的生长起主要限制作用,但是限制作用从低海拔到高海拔逐渐减弱;低海拔和中低海拔树木与7月温度负相关,中高海拔和高海拔树木受7月份高温影响变弱,相关转为正值;5—7月降水量的增加能促进树木的径向生长,但是随着海拔的增加,树木对于降水量响应变弱.由于快速降水的大部分水分都会流失,不能有效地存留在土壤里,较高海拔树木与较低海拔相比更难保留水分,所以高海拔轮宽序列保留较少的降水信息.     

1980-2017年青海省玉树地区季节冻土变化对气候变暖的响应

利用玉树地区5个气象台站1980-2017年逐月温度和最大冻土深度资料,采用线性趋势、相关及主成分分析等统计方法,对玉树地区最大季节冻土深度在气候变暖背景下的变化规律进行了详细探讨,在分析冻土深度与气温及地表温度变化关系的基础上给出最大冻土深度对温度变化的响应模型。结果表明：1980-2017年玉树地区最大冻土深度以10 cm·（10a）^-1速率呈显著下降趋势,年代际间变化则表现出“减-增-减-增”波动特征,年内对温度变化的响应在时间上存在一定滞后性;最大冻土深度空间分布呈“西北高、东南低”且具有明显的垂直地带性分布;温度变化对局地季节性冻土的影响有一定差异性,除平均最高地温外其余各温度因子与最大冻土深度变化具有良好的一致性,对冻土影响最大的是平均地温,其次为平均最低气温和平均气温,季节性冻土对气温变暖的响应呈现为退化状态。最大冻土深度变化的温度影响因子主成分回归表明,近年来气温和地温的显著升高是玉树地区冻土退化的最大驱动力,响应模型对估算玉树地区未来最大冻土深度的变化具有较高的可信度。     

青海湖布哈河流域树轮宽度指数与NDVI植被指数的关系

利用来自青海湖流域乌兰和天峻的树轮指数和1982-2003年逐月标准化植被指数(NDVI)数据及气候数据, 在分析树轮指数及草地NDVI与气候因子关系的基础上, 探讨了树轮宽度指数序列与青海湖布哈河流域草地NDVI之间的关系.结果表明: 树轮宽度指数及草地NDVI主要受6-8月份的水热条件的影响, 温度与同期树轮宽度指数及草地NDVI具有较高的正相关, 而降水的影响存在滞后性.树木年轮指数序列与6-8月草地NDVI有显著的相关关系, 与8月份的NDVI相关性最强.树轮指数与草地NDVI间的显著相关性为研究该地区草地过去的动态变化提供了基础, 利用乌兰和天峻的两条树轮指数重建了8月份NDVI的千年变化.     

秦岭东部牛背梁自然保护区巴山冷杉树轮宽度与气候因子的关系

基于树木年代学方法,通过响应分析与回归分析对秦岭东段主脊牛背梁自然保护区巴山冷杉（Abies fargesii）树轮宽度所蕴涵的气候意义进行探讨。结果表明：巴山冷杉年轮宽度标准化年表和差值年表的各项特征值较高,反映树轮资料包含较强的环境信息;归纳相关分析结果,发现春夏季气温是树木径向生长的主导因子,当年1-8月不同时段的平均气温普遍对巴山冷杉生长有促进作用,其中1-2月平均气温对树木生长的影响最为显著,而前一年10-11月平均气温的“滞后作用”不可忽略。降水不是该区巴山冷杉生长的主要限制因子,但当年1-2月的降水过多会导致组织生长减缓;回归模型能较好模拟年轮宽度与气候因子之间的关系,据此结合极宽、极窄轮出现年份的气候状况印证了巴山冷杉树轮宽度年际变化是生长季初期气温、降水相互制衡、共同作用的结果,并推测巴山冷杉林带位置有向高海拔迁移的可能。为秦岭植被生长在气候变化过程中的生态模式演变研究提供一定的依据。     

基于GIMMS NDVI的青藏高原植被指数时空变化及其气温降水响应

青藏高原植被生态系统脆弱， 是研究全球气候变化陆地植被生态系统响应的理想场所。以GIMMS NDVI、 气温和降水及植被类型数据为基础， 利用一元线性回归模型、 相关系数、 偏相关系数及t检验方法， 分析了青藏高原1982 - 2015年NDVI时空变化及其气温降水响应特征， 结果表明： 1982 - 2015年青藏高原NDVI时间变化过程总体表现为不显著的增加过程， 空间变化以显著增加为主， 占总面积的63.26%， 分布在高原北部、 西部和南部； 显著减少集中分布在高原中东部和东南部， 仅占总面积的3.45%。青藏高原主要植被类型NDVI平均值表现为： 阔叶林>针叶林>灌丛>草甸>高山植被>草原>荒漠， 其中草原、 高山植被和荒漠植被NDVI呈显著线性增加过程， 灌丛、 针叶林和阔叶林植被的NDVI呈不显著的减少过程。青藏高原NDVI与气温相关系数空间上呈南北向分布， 具有纬度地带性特征， 显著正相关分布在高原中北部， 显著负相关分布在高原中南部； NDVI与降水的相关系数呈东西向分布， 具有干湿度地带性特征， 显著正相关分布在高原中部， 显著负相关分布在高原东西两侧。研究认为1982 - 2015年青藏高原北部水热条件缺乏区域NDVI出现显著增加趋势， 而高原东南部水热条件充足地区NDVI呈现出显著减少趋势。深入开展植被类型NDVI气候响应的差异性研究， 有助于深入理解全球气候变化影响的区域差异及科学制定植被生态保护政策。     

树轮宽度记录的天山东段近200a干湿变化

利用采自天山东部两处不同地点上下限的西伯利亚落叶松(Larix sibirica Ledb.)树轮样芯,分别建立了树轮宽度年表.经相关普查和响应函数的计算表明,天山东段森林下限的树轮年表与该地区3~6月的降水和气温相关显著,通过定义湿润指数,以树轮宽度为指标,重建了天山东段巴里坤地区近200 a来春季至初夏湿润指数的演变历史,解释方差为42%.统计分析表明,重建的湿润指数序列与邻近气象站的器测资料计算得到的湿润指数序列呈显著的正相关关系.重建序列能较好地反映天山东段近200 a来春季至初夏的干湿变化,在200 a中有6个显著的湿润时段和7个显著的干旱时段.天山东段近200 a来3~6月湿润指数序列的显著周期是11 a,然后依次存在16 a、5 a、8 a、3 a和32 a的稳定周期.     

吉林省季节冻土冻结深度变化及对气候的响应

为了掌握季节冻土冻结深度的变化对气候的响应,利用1961-2015年吉林省46个气象站的逐日平均气温、地表温度、积雪深度、冻土冻结深度等数据,采用线性倾向估计、突变分析等方法,研究了吉林省季节冻土冻结深度的时空演变规律及其与气温、积雪的关系。结果表明：吉林省季节冻土最大冻结深度呈由西向东逐渐减小的空间分布特征,绝大多数站最大冻结深度呈减小趋势。基本上在10月开始冻结,次年3月达到最深,6月完全融化。西部冻土冻结深度变幅较大,其次是中部,东部最小。1961-2015年季节冻土最大冻结深度以-5.8 cm·（10a）^-1的速率显著减小（P<0.01）。最大冻结深度基本上呈逐年代减小的趋势,从20世纪90年代开始,最大冻结深度明显减小。最大冻结深度在1987年发生了突变,突变后平均最大冻结深度比突变前平均最大冻结深度减小了22.2 cm。通过分析气温和积雪深度对冻结深度的影响,认为冻土冻结深度对气温变化较为敏感,绝大多数站最大冻结深度与平均气温呈负相关关系。在年际变化上,气温的上升是最大冻结深度减小的主要原因。在季节冻土稳定冻结期,积雪深度超过10 cm,保温作用逐渐变强;当积雪深度达到20 cm时,保温作用显著,冻土冻结深度变浅。     

树轮记录的过去384a乌鲁木齐河源7月温度变化

利用采自乌鲁木齐河源上树线跃进桥东采样点的雪岭云杉树轮样本,分析了其年表特征和气候响应特点.结果表明:采样点树轮早材密度标准化年表与和大西沟气象站7月份平均最高温度具有很好的正相关关系.用跃进桥东采样点的早材密度标准化年表序列,可较好地重建乌鲁木齐河源1623-2006年的7月平均最高温度,1959-2006年48 a...     

1990-2014年西藏季节冻土最大冻结深度的时空变化

最大冻结深度是季节冻土变化的主要指标,也是季节冻土地区工程设计、建设、运营的重要参数。通过斯蒂芬（Stefan）方法计算了1990-2014年西藏地区季节冻土的最大冻结深度,分析了其时空变化特征,结果表明：近25 a西藏地区季节冻土最大冻结深度在空间分布具有垂直分带性、纬度地带性和区域性等规律,基本上呈自西北向东南方向递减的空间分布特征;时间上,在全球气候变暖的背景下,最大冻结深度基本呈逐年减薄的特征。西藏地区季节冻土最大冻结深度与年平均气温和年降水量呈现负相关,随着年平均气温和年降水量的上升,最大冻结深度呈减小的趋势,且最大冻结深度对年平均气温的响应比对年降水量的响应显著。     

漠河樟子松树轮指数与标准化植被指数的关系研究

利用我国寒温带针叶林的樟子松树轮数据和多年NDVI数据,运用树轮指数生成程序ARSTAN得到最大密度、晚材密度等7种树轮指数的标准化序列。首先分析了森林NDVI的逐月和逐年变化特征,然后分析了各种树轮指数与森林NDVI的关系。结果表明,漠河森林NDVI月变化和年变化主要受温度影响,属于温度驱动型;最大密度指数与NDVI年均值间有较强的相关关系;生长季（5～9月）NDVI与当年树轮的最大密度、晚材密度、早材密度和晚材宽度指数相关,但与最小密度、树轮宽度、早材宽度指数关系不显著;夏季（6～8月）NDVI与早材密度指数显著相关,但早材宽度指数却与前一年夏季NDVI有关。就单月NDVI而言,5月份的NDVI与最大密度和晚材密度指数显著相关,而6月份的NDVI与早材密度指数显著相关。从7种树轮指数对区域尺度上的生长季NDVI的指示效果来看,密度指数比宽度指数更有效。     

Streamflow reconstruction for the Guxiang River,eastern Tien Shan (China): linkages to the surrounding rivers of Central Asia

Based on the high correlation of the tree-ring widths of larch and spruce trees with the actual streamflow variations, the streamflow reconstruction of the Guxiang River was developed for the period 1680–2009, with the low and high streamflow periods identified. The reconstruction model accounts for 41.1 % of the instrumental streamflow variance during the period 1957–2007. Some significant cycles (18.1, 8.1, 3.8, 2.9, 2.6, 2.4 and 2.1 years) are found using the multi-taper spectral analysis. The significant correlations with the gridded SPEI dataset revealed that the streamflow reconstruction also represents the drought variation for a large area of the eastern Tien Shan. The streamflow reconstruction of the Guxiang River shows the decreasing trend since the 1970s, and compares well with high and low streamflow periods of the Selenge River previously estimated from tree-ring records. The synoptic climatology analysis reveals that there is the relationship between anomalous atmospheric circulation and extreme hydrological events in the Guxiang River basin.     

Exploring the potential of tree-ring chronologies from the Trafoi Valley (Central Italian Alps) to reconstruct glacier mass balance

Two tree-ring chronologies of stone pine ( Pinus cembra L.) and two of Norway spruce ( Picea abies Karst.) were constructed on the basis of data from three high-altitude sites in the Trafoi Valley (Central Alps, Italy) to test tree species sensitivity to climate at different sites and to explore the potential of the two species for reconstructing the mass balance of two glaciers in the same region (the Careser and Hintereis glaciers). Influence of climate on tree-ring growth and on glacier mass variations was tested by means of Pearson's correlation and response functions. At highest altitude sites, both species appeared to be sensitive to July temperatures, while stone pine also showed higher sensitivity than Norway spruce to previous winter precipitation. Comparing the dendrochronological and glaciological series, stone pine showed higher negative correlations with glacier mass balance series than Norway spruce. These different relationships reflect different species responses to climate, and stone pine is potentially useful in reconstructing past glacier mass balance in the Central Alps. Extreme climatic events induce different and even contrasting responses of tree-ring growth and glacier mass variations and may therefore bias tree-ring-based glacier mass balance reconstructions.     

采用华山松树轮宽度重建秦岭东缘近百年冬半年温度

建立了秦岭东缘高海拔华山松树轮宽度年表,年表的可靠时段是从1911年到2005年(子样本强度大于0.8),基于此年表重建了秦岭东缘过去百年来冬半年(上年12月到当年4月)温度变化,重建方程的方差解释量为51%。重建序列有3个温暖时段： 1938～1944年,1958～1967年和 1998～2005年; 两个冷时段： 1945～1957年和 1968～1976年。自1968年以来,温度开始上升,但温度变化幅度未表现出明显异常。秦岭东缘和华北、华中及华东邻近,本文重建的温度序列与这3个区域的温度变化在低温、高温时段对应一致,而且相关显著,都表现出自1970s以来的升温趋势。表明在秦岭东缘采用高海拔华山松重建冬半年温度具有很大的潜力。     

Tree-ring analysis of teak (Tectona grandis L.F.) in central India and its relationship with rainfall and moisture index

Tree-ring-width index chronologies of teak (Tectona grandis L.F.) from three sites in central India have been studied for their dendroclimatic potential. The existence of good correlation among the three site chronologies indicates the influence of common forcing factor to the tree growth of the region. Tree growth and climate relationship based on correlation analysis revealed the important contribution of moisture index and rainfall rather than the direct influence of the temperature on tree growth during different seasons. Significant positive relationship of moisture index and rainfall during the monsoon months as well as on the annual scale with tree-ring width variations over the region indicates the important role of moisture availability at the root zone. The results suggest that the teak tree-ring chronologies can be used as high resolution proxy for past precipitation and moisture level in the environment.     

贺兰山油松生长的气候响应机制初步探讨

应用VaganovShashkin模型对贺兰山油松的生长变化作了拟合,发现4～8月的降水量大小决定了该年树木生长的宽度变化,另外,除5月外的1～8月份温度和树木生长的负相关是因为较高的温度不利于土壤中水分的保持,间接地导致树木生长的减慢。VS模型在贺兰山地区取得了良好的拟合效果,更为符合树木生长的生理学意义。通过拟合序列和3个采样点树轮宽度序列的对比发现,拟合序列代表着一个较大范围树轮宽窄的变化。坡向对树木生长的影响较大,甚至超过了海拔高度和距离的影响,故建议树木年轮气候学采样应沿着同一坡向采样。     

Regional tree growth and inferred summer climate in the Winnipeg River basin, Canada, since AD 1783

A network of 54 ring-width chronologies is used to estimate changes in summer climate within the Winnipeg River basin, Canada, since AD 1783. The basin drains parts of northwestern Ontario, northern Minnesota and southeastern Manitoba, and is a key area for hydroelectric power production. Most chronologies were developed from Pinus resinosa and P. strobus, with a limited number of Thuja occidentalis, Picea glauca and Pinus banksiana. The dominant pattern of regional tree growth can be recovered using only the nine longest chronologies, and is not affected by the method used to remove variability related to age or stand dynamics from individual trees. Tree growth is significantly, but weakly, correlated with both temperature (negatively) and precipitation (positively) during summer. Simulated ring-width chronologies produced by a process model of tree-ring growth exhibit similar relationships with summer climate. High and low growth across the region is associated with cool/wet and warm/dry summers, respectively; this relationship is supported by comparisons with archival records from early 19th century fur-trading posts. The tree-ring record indicates that summer droughts were more persistent in the 19th and late 18th century, but there is no evidence that drought was more extreme prior to the onset of direct monitoring.     

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。     

The relationship between drought activity and vegetation cover in Northwest China from 1982 to 2013

We investigated drought activity and the relationship between drought and vegetation in Northwest China over the period 1982–2013 using the standardized precipitation evapotranspiration index (SPEI) and the normalized difference vegetation index (NDVI). The indexes were, respectively, calculated from ground-based meteorological data and from remotely sensed satellite data. The spatial and temporal distributions of drought (SPEI) and of vegetation cover (NDVI) were compared using annual trends, and the relationships between these trends were analyzed. The results are: (1) Overall, Northwest China had a drought trend during the study period, although some a few regions show a significant wetness trend; (2) the mean annual NDVI fluctuates, but overall shows an increasing trend, particularly in some mountainous areas that have at least adequate water and vegetation cover, while unused land becomes degraded; (3) most regions show a positive correlation between SPEI and NDVI, although the western parts of the Tarim basin, Qaidam basin, and some regions in the southeastern part of study area show a negative correlation; and (4) the various regions respond differently to global climate change, but in general regions with more vegetation cover show increased vegetation growth, while regions with less vegetation cover are becoming degraded and thus more vulnerable to the adverse effects of climate change.