祁连山东延余脉——兴隆山树木径向生长记录的公元1845年来夏季NDVI变化

NDVI能够反映地表覆盖和生态环境变化。在祁连山东延余脉采集树轮样本,分析树木径向生长与植被NDVI的相关关系,并重建历史时期植被NDVI变化。结果表明：树木径向生长与夏季NDVI受到水热条件变化的显著影响,且树轮宽度与夏季NDVI显著正相关,采用简单线性回归方法建立二者的拟合方程,方差解释量达0.600（R²_adj=0.582,F=34.472,P<0.0001）;公元1845年以来,重建的NDVI序列显示植被覆盖相对较低时期有19世纪60年代,80年代初期,20世纪初期和20-30年代,其中20世纪20-30年代NDVI低值期与中国北方大范围旱灾一致;重建的NDVI与旱涝指数显著负相关,证实重建NDVI序列的可靠,且显示该区旱涝演化趋势;周期分析表明公元1845年以来,NDVI序列存在2-3年、5年左右、13年左右和15年左右的振荡。     

青海德令哈地区千年来降水量的突变分析

根据青海省德令哈地区海拔3500~4000 m左右的祁连圆柏树木年轮资料重建的该地区公元1000年以来的年降水量变化,使用滑动 t检验和滑动F检验等气候突变检测方法对千年降水量30年气候均值和均方差的突变进行了分析,探讨了气候突变的可能原因。研究发现,德令哈地区千年来降水量的30年气候均值和均方差发生了多次显著突变,其中均值突变14次、均方差突变8次;太阳活动极小期内的降水量与其前后同时段内降水量的均值相比存在显著差异;降水量突变发生的时间和方向与太阳活动异常较为一致,因此推测太阳活动的长期变化是导致德令哈降水量发生突变的主要原因。近一个多世纪以来,德令哈地区的降水量突变与东亚夏季风的年代际变化有密切联系。德令哈降水量发生突变的时间与我国东部地区相比具有一定的超前性,对预测降水量的长期变化趋势具有重要的指示作用。     

祁连山中部祁连圆柏生长与更新方式的树轮记录

选择祁连山中部50m×15m的祁连圆柏样方进行树轮生态学取样与分析。分析结果表明,样方内大部分祁连圆柏的树龄小于250年,最近几年有大量幼苗萌生。祁连圆柏的径生长方式各有异同,大部分祁连圆柏在生长过程中出现1次以上生长释放事件,1970¹980年间出现生长释放的频率最高,占总释放次数的35%,轮宽年表也显示祁连圆柏的轮宽指数自1970s以来持续上升。另外,相关分析结果表明,温度是影响采样点区域祁连圆柏径向生长的主要环境因子,较高的温度有利于树木生长,6、7月份的降水也与树木径向生长呈显著正相关。在全球变暖的背景下,如果能积极开展植树造林,并有效控制人类活动的干扰,该区域祁连圆柏林更新状况将会显著改观。     

东南沿海地区旱涝气候准周期振荡特征及其变化趋势

本文提出干旱指数与洪涝指数二分序列，讨论了东南沿海地区１４７０￣１９９３年时间序列上旱，涝气候准周期振荡特征。结果表明，旱的周期振动与涝的周期振动存在着差异，在不同的时间尺度上都有所反映，作周期分析时有必要分别寻求旱与涝各自的周期振动分量，结果表明，太阳活动１１年周期，２２年磁周期和日月地相对运动１９年周期，都与该区旱涝长期变化存在着较强的统计对应关系，并且太阳活动强弱世纪周期对其长期变化也有一定     

东南沿海地区旱涝气侯准周期振荡特征及其变化趋势

本文提出干旱指数与洪涝指数二分序列，讨论了东南沿海地区1470～1993年时间序列上旱、涝气候准周期振荡特征．结果表明，旱的周期振动与涝的周期振动存在着差异，在不同的时间尺度上都有所反映，作周期分析时有必要分别寻求旱与涝各自的周期振动分量．结果还表明，太阳活动11年周期，22年磁周期和日月地相对运动19年周期，都与该区旱涝长期变化存在着较强的统计对应关系，并且太阳活动强弱世纪周期对其长期变化也有一定的影响。     

近0．5ka广东省干湿演变探讨

采用相关系数、波谱分析等方法对近0.5 ka以来广东省的干湿变化及近期演变趋势进行分析。研究表明,厄尔尼诺事件与粤西、粤北地区的旱灾具有显著正相关,一定程度上加剧了两地的旱涝分布格局;湿润指数序列与格陵兰冰芯δ18O记录、中国东部冬温序列存在较好的对应关系,呈现出典型的季风区水热配置模式;周期分析揭示了干湿演变序列中一系列与太阳活动相关的特征周期,表明其驱动机制可能与包括天文因素在内的多种影响因素有关。湿润指数的多尺度分析表明,21世纪中叶以前,广东省将处于偏旱状态,2040(±5)年后将会出现较大强度的涝情,在未来几十年甚至百年内,广东省的干湿变化幅度有增大的趋势。     

利用树轮资料重建通天河流域 518年径流量

利用长江源区曲麻莱、治多的树木年轮宽度资料,通过分析树木生长与流量变化的关系,重建了长江源区通天河流域直门达水文站1485年以来年径流量的变化,并进行了变化特征分析。结果表明:在重建的518年中,直门达水文站年径流量最显著的丰水期发生在19世纪前半叶,最显著的枯水期发生在17世纪的后半叶。特丰水年有96年,偏丰水年有117年,特枯水年有86年,偏枯水年有81年,正常水年有138年。重建序列存在43年、37年、32年、5年和2年左右的显著周期。     

EEMD在雷暴日趋势特征分析中的应用

首先利用整体经验模态分解算法（EEMD）对加入高斯白噪声后的香港地区雷暴日时间序列进行本征模态函数（IMF）分解;其次对各IMF分量进行Hilbert变换,提取雷暴日波动特征参量,并给出雷暴日序列的Hilbert谱和边际谱;最后对各雷暴日IMF分量进行显著性检验。结果表明：香港地区近67 a雷暴日序列可分解为1项趋势项和5个中心频率不同的IMF分量,其中能量主要集中在0.35~0.5 Hz和0~0.05 Hz频段;通过分析IMF能量谱密度-周期分布,得出雷暴日变化周期为2.8 a左右的年际变化和25 a左右的代际变化为主要变化周期,其次是4.5 和7.1 a左右的年际变化为次要变化周期,从趋势项可知香港地区雷暴日呈波动上升趋势。EEMD算法可较好地用于雷暴日趋势特征分析。     

祁连山祁连圆柏土壤种子库海拔梯度分布格局

为了明确自然条件下祁连圆柏土壤种子库的组成及其垂直空间分布特征,选取祁连山中段(海拔2600～3400 m)的祁连圆柏(Sabina przewalskii)林为研究对象,采用野外采样、室内试验和数据分析相结合的方法,探讨自然条件下祁连圆柏土壤种子库的组成和分布特征。结果表明:(1)祁连山祁连圆柏土壤种子库中饱满种子、空壳种子、霉变种子、虫蛀种子占种子库种子总数的比例分别为50.20%、32.33%、9.89%、2.80%;但祁连圆柏种仁的饱满种仁率很低,仅为8.05%,种仁干瘪率较高,达53.38%;虫蛀种仁也占较大比例,为36.51%,主要是由于圆柏大痣小蜂(Megastigmus sabinae)在种子内危害所致。(2)随海拔高度的增加,祁连圆柏土壤种子库种子密度分布趋于"单峰型",最大密度(110.1±2.41粒·m~(-2))出现在海拔3200 m,最小密度(55.16±1.66粒·m~(-2))出现在海拔2600 m。(3)种子数量垂直分布特征为枯落物层0～5cm层5～10 cm层,即祁连圆柏土壤种子大量集中在枯落物层而无法与土壤有足够的接触,表明自然条件下祁连圆柏土壤种子很难萌发。本研究补充和完善了祁连山祁连圆柏繁育研究,为祁连圆柏天然更新障碍机制研究提供理论依据。     

花园口站年最大洪峰流量时间序列的HHT分析

Hilbert-Huang变换能够定量描述非线性、非平稳复杂时间序列的时频特性,较传统分析方法更具优势。通过对时间序列进行EMD分解,得到变化过程的内在模态函数和趋势项函数,而后对各内在模态函数进行Hilbert-Huang变换,从而揭示出时间序列的多时间尺度特征。以黄河花园口站1952-2009年的年最大洪峰流量时间序列为例,对其进行多时间尺度分析,得到不同波动周期的振荡分量及趋势分量,具体分析了各分量的变化特征。结果表明,花园口年最大洪峰流量变化过程中存在准3.2a、准6.4a、准11.8a和准31.0a周期的波动,其中准3.2a和准6.4a的周期波动是引起原序列波动的主要原因,近60年来花园口年最大洪峰流量变化呈递减趋势,由此揭示了年最大洪峰流量变化过程的多时间尺度特征。在此基础上,探讨了各波动分量变化的影响因素,其变化与大气低频振荡、ENSO、太阳活动及气候变迁等因素有关。     

祁连山中段树木年轮低频气候信息提取方法探讨

对现有的区域曲线标准化方法（RCS）进行改进,提出区域生长曲线标准化方法(Regional Growth Curve Standardization, RGCS),以尽多保留树轮序列中的低频气候信息。利用祁连山中段的树轮样本,分别建立了STD、RCS和RGCS年表,并将RGCS年表与STD、RCS年表进行对比分析。结果表明：RGCS年表保留低频信息能力最强,RCS年表次之,STD年表则相对较弱,且RGCS年表有着更好的对温度信号的响应能力。     

采点和去趋势方法对天山西部云杉上树线树轮宽度年表相关性及其气候信号的影响

针对新疆天山西部伊犁、博州三大山体北坡云杉上树线树木年轮资料,采用区域曲线、负指数曲线、样条函数三种不同生长去趋势方法,研制树轮宽度年表,分析不同采点和树轮去趋势方法对树轮宽度年表在不同频域的相关性及气候信号的影响发现：①采点间的距离和是否位于同一气候区是影响云杉上树线树轮宽度年表间相关性的首要因子。三个采点间的树轮宽度变化,在高频变化方面最为相似,低频变化存在着较大差异,表明它们在揭示和重建大范围的高频气候变化方面可能具有较大的应用潜力。②三种不同去趋势方法对天山西部山脉北坡上树线的云杉树轮宽度年表的研制具有一定影响,负指数和样条函数去趋势方法研制的树轮年表较为相似,而区域曲线去趋势方法研制的树轮宽度年表中则可保留较多的轮宽低频变化信息。③降水是天山西部云杉上树线的树轮宽度生长的主要限制因子,且树轮宽度生长对降水的响应具有显著的滞后性。④在天山西部的云杉上树线采点,使用区域曲线去趋势方法有利于在树轮宽度年表中保留较多的与水分有关的气候信息。     

阿尼玛卿山地祁连圆柏径向生长对气候的响应

通过对阿尼玛卿山地5 个坡面20 个祁连圆柏树轮宽度标准年表的分析, 发现公共区间内各树木年轮宽度标准年表中的信噪比SNR 和样本总解释量EPS 值都较高, 说明年表中都含有较强的环境信息; 树轮宽度年表之间的平均相关为0.35 (大多达到95%的置信程度), 具有较好的区域一致性。聚类分析使树木年轮宽度年表分成东、西两大部分, 而年表的第一主分量显示出: 西部树轮的指数序列明显长于东部即树木生长有自西向东扩展的趋势, 并且东、西区域树木生长变化的特征年变化具有同步性。东、西树轮宽度年表中第一主分量和第二主分量与气候因子的相关和响应都表现出一定的相似性, 但第二主分量对气候因子响应的差异性更显著。西部树木生长PCI 的主要限制因子是温度, 尤其当年春末夏初及前一年秋季温度影响最大, 同样降水也起着重要的作用, 西部树木生长PC2 的主要限制因子是降水量; 而东部树木生长PC1 主要受降水的制约, 第二主分量PC2 的响应分析显示出气候的滞后影响(树木前期生长) 是非常重要的限制因子。     

Climatic response of thick leaf spruce (Picea crassifolia) tree-ring width at different elevations over Qilian Mountains, northwestern China

Tree-ring cores of thick leaf spruce (Picea crassifolia) taken from four sites at different elevations, in the middle of the Qilian Mountains, in the arid and semi-arid region of northwestern China, were used to develop four tree-ring width chronologies using standard dendrochronological methods. Results indicate that with increasing altitude the chronologies’ year-to-year variations decreased. Hence, the sensitivity of the tree-ring chronologies to climate decreases with altitude. Further analysis showed that the significant limiting factor on tree growth is spring precipitation. Measurements of stomata density and leaf dry weight suggest the species’ ecological adaptation strategy changes with elevation. At high elevation the metabolic rate of thick leaf spruce decreases, thus showing the effect of the climate.     

柴达木盆地东缘祁连圆柏轮宽序列标准化的方法研究

利用在青海柴达木盆地东缘山地获取的大量祁连圆柏树轮资料,对拟合并去除树木生长趋势即标准化方法进行探讨,提出了一种总体曲线方法。该方法用包含完整树木髓心、并且在40~60年间达到生长顶峰的树轮资料拟合柴达木盆地东缘祁连圆柏的总体生长趋势曲线,并用广义的负指数函数来描述树木自茎的次生生长开始以来的径向生长过程。用相同的树轮资料建立估算缺失轮数的最初径向生长模型,其方差解释量高达90.9%。建立年表时包含髓心的样芯认定生理年龄为1年,不包含髓心的样芯用最初径向生长模型估算缺失轮数,然后全部样芯用生长趋势曲线对应部分进行去趋势标准化。该方法对建立可靠、准确的长年表有重要意义,所建年表比用传统负指数函数方法建立的年表保留了更多的低频变化信息。     

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。     

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。     

五个中国特有针叶树种树轮宽度对气候变化的敏感性

本文对采自四川西部的鳞皮冷杉、铁杉、红豆杉、高山松和青海东部的青海云杉等5个中国特有针叶树种树轮宽度对气候变化的敏感性进行了研究。这五5个针叶树种的年轮纹印清晰,伪年轮和丢年轮较少(麦秀云杉0.247%,飞水崖红豆杉0.202%),便于确定年代和量测宽度,用COFECHA程序对定年结果进行检验,证明交叉定年的结果是可靠的。统计分析结果显示,这5个中国特有种差值年表包含丰富的气候信息。相关分析显示,树轮宽度数据和气象数据有着显著的相关关系。5个树种对气候因子较为敏感的响应表明,它们是适于进行树轮气候学分析的树种;在树轮气候学的研究中具有很大的潜力和应用前景。     

Summer Moisture Variability in East Central Sweden Since the Mid-Eighteenth Century Recorded in Tree Rings

To make predictions of future climate it is necessary to understand the past climate—temperature as well as precipitation. While a wealth of temperature proxies exist from northern latitudes, there is still a lack of information about past precipitation variability. Here we present a 300‐year‐long tree‐ring width chronology from xeric‐site Scots pines (Pinus sylvestris L.) in Tyresta National Park, east central Sweden. Tree‐ring widths were compared to the long observed temperature and precipitation records from Stockholm during 1786–2000. Analyses of the climate/growth relationship showed that, in general, May–June precipitation had a dominating influence on pine growth. However, during dry periods, negative responses to June–July temperature were stronger, especially evident in the late nineteenth century. Periods of below‐average growth were associated with dry conditions in May–June, but occasionally periods of wet and cool summers also produced narrow rings. Periods of above‐average growth were linked to wet, but sporadically also cool and dry, early summers. The years between 1815 and 1833 appear to be particularly dry in the 300‐year context. Since growth anomalies are found in other Swedish drought‐sensitive tree‐ring chronologies during this period, it is likely that this dry period had a regional extent. This is the first tree‐ring chronology from southern Sweden that provides multi‐century information of past summer drought and moisture variability with high resolution and the study will add important information regarding past climate variability in southern Sweden.