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.     

2000-2013年木孜塔格冰鳞川冰川粒雪线高度变化研究

以祁连山七一冰川为例, 基于Landsat TM/ETM+数据建立了通过单波段(近红外波段)阈值法提取雪线的方法, 并结合观测数据进行了验证. 将此方法应用到2000-2013年木孜塔格冰鳞川冰川粒雪线高度变化的估算中, 结合茫崖气象站暖季气温(9、7、8月份的平均气温)和6-8月降水量数据, 探索粒雪线高度与气温、降水量之间的关系. 结果表明: 单波段阈值法可较为准确地估计冰川的雪线位置, 2000-2013年冰鳞川冰川粒雪线高度呈波动变化, 在2006年达到最大值(海拔5 678 m). 气温升高是冰鳞川冰川粒雪线高度变化的主导因素, 气温上升1 ℃可导致粒雪线高度升高约83 m.     

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.     

基于CMIP6模式的黄河上游地区未来气温模拟预估

利用第六次国际耦合模式比较计划（CMIP6）提供的5个气候模式,并结合基于地面气象站的CN05.1气象资料,评估了CMIP6模式对黄河上游地区1961—2014年气温变化的模拟能力。基于7个共享社会经济路径及代表性浓度路径（SSP-RCP）组合情景,结合多模式集合平均预估了2015—2100年黄河上游地区年均气温和季平均气温的时空变化规律。结果表明：多模式集合平均能较好地模拟黄河上游地区历史平均气温的空间分布格局与年变化。7个未来情景一致表明,2015—2100年黄河上游地区年平均气温呈现波动上升趋势［0.03～0.82 ℃?（10a）^-1］。其中,低辐射强迫情景下（SSP1-1.9、SSP1-2.6及SSP4-3.4）气温先呈现增加趋势,21世纪中期到达增幅峰值,之后增温呈现放缓趋势;而中、高辐射强迫情景下（SSP2-4.5、SSP3-7.0、SSP4-6.0及SSP5-8.5）气温表现为持续上升态势。空间上,未来气温增幅显著的区域位于黄河上游西部地区;时间上,呈现夏季增温快,春季增温慢。四季增温的空间分布呈现出一致特征,表现为西部增温强于东部,北部增温强于南部。研究结果可为黄河流域水资源管理及气候变化的适应性研究提供科学依据。     

东南极LGB69冰芯1712-2001年气温变化记录的初步研究

南极冰芯记录着过去气温、降水等气候环境参数以及影响其变化的太阳活动、火山作用等各种因子变化,是研究古气候、古环境变化及其影响机制的良好载体.东南极LGB69冰芯高分辨率的地球化学分析表明:①该冰芯的水当量年平均积累率高达259 mm/a,利用δ18O和Na+季节性变化和火山喷发标志层,通过数年层的方法确定其沉积时间为290 a(1712-2001年)±2 a;②该冰芯δ18O与邻近的戴维斯站气温距平5年滑动平均值(1968-2001年)之间具有良好的正相关关系,是有效的气温代用指标,1712-2001年该地区气温是一个波动变暖的过程,划分为4个阶段,小冰期结束于1914年,20世纪5年滑动平均气温距平年平均值较小冰期末次冷阶段升高0.30C;③Morlet小波分析表明,1712-2001年该冰芯δ18O(气温)和积累率(降水量)均存在约11年、约22年和约60年的共同周期,多重时间周期的嵌套表明其对气候变化非常敏感.上述研究结果为进一步重建南极气候冷暖、降水序列变化,以及研究太阳活动、火山作用等因子对气候变化影响的内在规律奠定了基础.     

利用树轮密度重建新疆北部5-8月温度变化

利用新疆北部5个采样点的树轮密度年表主序列和新疆北部33个气象站观测气温平均值进行相关分析,结果显示其与新疆北部5-8月平均温度存在很强一致相关性,相关系数为0.667（p<0.001, n=49）。温度重建方程能够解释校准期（1960-2008年）内44.5%的温度变化方差。空间相关分析揭示该温度重建序列能够表征新疆北部过去353 a （1656-2008年）5-8月温度总体变化特征。重建序列揭示新疆北部5-8月平均温度大致经历了6个偏暖阶段,即1656-1664年、1667-1692年、1711-1734年、1804-1832年、1855-1956年、2000-2008年,中间为偏冷阶段,这些阶段中间多个小幅度变化。温度重建结果发现新疆北部温度变化与太阳活动、火山喷发有着紧密联系。温度重建序列与全球海温场的相关分析显示当西风带海区及热带大西洋地区的海温偏高时,研究区气温偏高。与海温、火山喷发和云量变化的相关分析都指示在西风环流的作用下,上述因子对于该地区温度变化有着重要影响。该温度重建序列在低频变化上与北半球气温具有显著正相关,说明中亚地区温度变化与北半球整体温度变化具有较好的一致性。     

南极半岛近百年气温的年代际振荡

利用南极半岛及邻近地区(30°～70°W,50°S以南)气象观测资料较好的12个站,建立了该地区近百年的气温距平序列.结果表明:1)近百年南极半岛气温有3个跃变点,分别在1919-1923年1947-1953年和1976-1982年之间,两个跃变点之间的稳定气候阶段的平均长度约30a左右;2)各阶段平均气温成阶梯式的上升,近百年年气温增加了0.730℃,但增温幅度各季不同:冬季最大,夏季最小;3)南极半岛年冰密集度指数倾向率为-0.2053·(10a)^-1,而且夏半年(12～翌年5月)比冬半年(6～11月)大;4)南极半岛温度与它的冰密集度指数呈反相关,夏季、秋季和年的相关系数都超过了5%信度.     

青藏高原河源区气候变化特征分析

利用1954-2007年青藏高原河源区(包括长江、黄河、澜沧江、怒江和雅鲁藏布江)30个气象站的年平均气温和降水量,通过计算气候倾向率和距平小波分析(墨西哥帽小波函数)等方法分析了近54 a来青藏高原河源区的气候变化特征.结果表明:青藏高原河源区年平均气温变化在7~-3℃之间,由东南向西北逐渐减少;并呈现逐年上升的趋势,自20世纪90年代以来升温更为强烈.年降水量的分布大致是由东南向西北逐步减少,在同一纬度上,东部的降水量多于西部,2001-2005年的多年平均降水量达到历史最大值.年平均气温和降水的周期振荡在高频区振荡频繁,有多个突变点,中低频区则较平缓.不同河源区的气温增温率具有显著的区域性差异,雅鲁藏布江源区最大(0.54℃.(10a)-1),黄河次之(0.31℃.(10a)-1),澜沧江和怒江最小(0.17℃.(10a)-1).除少数气象站外,区域内各站的年平均气温也普遍升高.澜沧江源区是整个青藏高原河源区降水量升幅最大的地区,而雅鲁藏布江源区为降水量升幅最小的区域.从整个青藏高原来看,温度和降水均普遍升高,整个区域呈现暖湿化趋势,但降水量的增加较微弱.     

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.     

中国寒区分布探讨

中国寒区应该包括所有的多年冻土区、冰川区和绝大多数稳定性季节积雪区,寒区气候系统和植被覆盖应具有相对独立性,而气温是划分寒区最关键的指标.气温资料来自中国571个站点1961—1998年每日4次观测资料,空间插值采用月平均气温与站点地理位置和地面高程的多元回归方程,地图坐标为Alberts投影,空间分辨率为1km×1km.结果表明:用最冷月平均气温<-3.0℃、平均气温>10℃的月份不超过5个和年平均气温≤5℃等3项指标所划分的寒区,与中国多年冻土、冰川、稳定性季节积雪、气候区划和植被区划边界基本一致.最终划分的中国寒区面积为417.4×10⁴km²,占我国陆地面积的43.5%.     

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.     

A 352-year record of summer temperature reconstruction in the western Tianshan Mountains,China, as deduced from tree-ring density

Three robust tree-ring density chronologies were developed for the western Tianshan Mountains of northwestern China. The chronologies were significantly correlated and form a regional chronology (GLD). The GLD had significant and positive correlations with temperature of warm seasons. Based on this relationship, the mean minimum temperatures of May to August were reconstructed using the GLD chronology for the period AD 1657 to 2008. The temperature reconstruction exhibited temperature patterns on interannual to centennial timescales, and showed that the end of the 20th century is the warmest period in the past 352 years. The reconstructed temperature variation has a teleconnection with large-scale atmospheric–oceanic variability and captures long- and broad-scale regional climatic variations.     

天山乌鲁木齐河源450a冬季温度序列的重建与分析

相关计算表明,乌鲁木齐河树轮年表与大西沟气象站冬季（上年１２月至当年３月）平均最低温度相关显著,最高单相关系数为０．６１（α＝０．００１）,给出其在树木生理学方面的解释,使用７个年表序列构成的５个主分量可较好地重建乌鲁木齐河源大西沟气象站冬季平均最低温度序列,解释方差达６６．６４％,通过探讨来自不同年表的同一气候要素的两个重建序列的合并条件,得到了４５３ａ的乌鲁木齐河源冬季平均最低温度长序列,对该     

天山北坡玛纳斯河355a来年径流量的重建与分析

玛纳斯河树轮年表序列与该河肯斯瓦特水文站年径流总量相关显著,使用5个树轮年表序列较好地重建出天山北坡玛纳斯河肯斯瓦特水文站355a来的年径流总量,解释方差达61%.355a重建流量变化表明:1)玛纳斯河年径流总量355a来大致经历了11个偏枯水期和10个偏丰水期,最长的偏丰水期为1670-1699年,持续了30a,最长的偏枯水期为1949-1994年,持续了46a;2)最显著的两个百年流量变枯趋势为1872-1995年和1671-1775年,径流量减少率分别为0.19×10⁸m³·(10a)^-1和0.26×10⁸m³·(10a)^-1;3)在1711-1712年、1872年重建流量发生过两次突变,前者年径流量由多到少突变,后者相反;4)重建流量最丰水的年代为17世纪80-90年代,比现今偏多17.9%～18.1%,最枯水的年代为19世纪60年代,比现今偏少16.7%;5)重建流量存在着58～59、9.6、27.2、16.9、4.8、4.3、2.9～3.0a的变化周期.     

1396—2005年天山南坡阿克苏河流域降水序列重建与分析

利用2005年采白天山南坡阿克苏河流域的树轮样本,建立了该流域6个树轮年表.相关计算表明,天山南坡阿克苏河流域英阿特河树轮标准化年表与该区域上年8月到当年4月的降水相关最为显著.利用该年表较好地重建了阿克苏气象站1396-2005年上年8月到当年4月的降水序列,经多方面验证表明其具有较好的可信性.分析表明:在过去600 a中,天山南坡阿克苏河流域降水以2～2.5a、12～13 a、45 a、50 a、58 a的周期最为显著;在1584年,1615年,1685年,1722年和1753年前后曾发生了突变,15、19、20世纪天山南坡阿克苏河流域的降水相对稳定.在1416-1990年经历了9个偏湿期及9个偏干期,阿克苏河流域过去600 a来降水有增加的趋势;降水年际变化极不均匀,洪水、干旱、雪灾等自然灾害频繁发生.     

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.     

祁连山中部祁连圆柏林线树木生长与积雪响应关系研究

对青海省东北部祁连县周边的冰沟、青羊沟和扎麻什林线地区的祁连圆柏进行了树芯采集, 建立了祁连山中部3个样点林线处祁连圆柏的树轮宽度年表. 相关分析显示, 树轮宽度与前一年积雪深度和当年3-6月积雪面积呈显著负相关. 同时, 建立了树轮宽度与前一年9月份积雪深度的转换函数方程, 解释方差为35.9%, 树轮-雪深重建数据能较好的反映积雪深度变化. 重建序列显示, 自1740年以来, 研究区共有3个积雪深度高值时段, 分别为1740-1780年、1825-1880年和1910-1980年. 并且, 在长时间尺度上, 积雪深度变化与祁连山地区以及中国西部其他地区的冰川进退有较好的对应关系. 另外, 积雪深度在年际变化和长期变化上都与温度变化表现为负相关.     

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。