霸王(Sarcozygium xanthoxylon)灌木年轮记录的1902—2015年阿拉善荒漠中部气候干湿变化

基于阿拉善荒漠中部的4个霸王(Sarcozygium xanthoxylon)样点建立的区域轮宽年表,探讨了霸王径向生长对气候变化的响应及阿拉善荒漠中部区域1902—2015年的干湿变化。结果表明:霸王的径向生长主要受到生长季及前期降水(当年4—7月和前一年10—12月降水)影响。年代际尺度上,区域年表共记录了1920s初—1930s初、1940s初以及1970s末—1980s末3个干旱时段和1900s末—1920s初、1930s、1960s中—1970s中以及1980s末—至今4个湿润时段。区域气候干湿变化以2~8、11、16~32a周期最为明显,在1970s末发生了周期性震荡。本研究所揭示的区域百余年来气候干湿变化波动状况,可为区域环境演变和荒漠化防治提供气候背景代用资料和决策依据。     

腾格里沙漠南缘油松树轮宽度变化及其对气候因子的响应

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研究的主要手段之一。在沙漠地区,受气候条件的限制,树轮研究工作开展的较少。通过分析腾格里沙漠南缘油松树木年轮宽度的变化及其对气候因子的响应,发现夏季（6~8月）温度以及年降水量是当地油松生长的重要限制因子。对树木年轮标准化年表的功率谱分析表明,树轮记录具有2.6 a,7.5 a,14 a以及16.5 a的显著周期,其中2.6a以及7.5a周期的树轮指数变化,可能与ENSO的周期有关。     

东疆北部全新世气候不稳定性的湖泊沉积记录

对新疆东疆北部巴里坤湖2.5 m深的沉积剖面进行了年代学、沉积物粒度、TOC、磁化率和CaCO₃含量分析,对比研究确定了巴里坤湖的碳库年龄约为750 a,据此建立了研究剖面的年代序列。研究表明,各气候代用指标序列揭示了巴里坤湖地区全新世期间存在多次干湿气候波动,并伴随着一系列突发气候事件,其中有6次事件可以与全新世北大西洋浮冰碎屑事件及GISP2冰芯氧同位素记录进行良好对比,且呈现出显著约1.6 ka的变化周期,表明高纬度北大西洋地区的气候变化可能通过对西风环流的影响与中国西北干旱区的气候变化密切相关。谱分析揭示出研究区气候变化还具有显著的200 a,133 a,108 a和77 a周期,可能与太阳活动周期有关。6300—5200 cal a BP和4300—3500 cal a BP期间巴里坤湖地区气候较为干旱,结合广泛的区域对比认为,中全新世干旱事件具有普遍性。     

腾格里沙漠南缘近315年5～6月PDSI指数变化

利用昌灵山早材宽度年表重建腾格里沙漠南缘在过去315 a的5～6月份PDSI指数变化,重建方程的方差解释量达42.0%。腾格里沙漠南缘5～6月的PDSI指数重建序列平均值为-0.32。腾格里沙漠南缘5～6月的PDSI指数重建序列对西北地区干旱极端历史事件有良好的响应。空间分析显示腾格里沙漠南缘5～6月的PDSI指数重建序列与亚洲季风尾闾区PDSI指数的变化比较一致,同时还与西北地区的多条PDSI指数重建序列有着良好的相关性。腾格里沙漠南缘5～6月的PDSI指数重建序列具有25 a(95%)、12 a(95%)、3.4 a(99%)、2.8 a(99%)、2.6 a(99%)、2.3 a(95%)的周期变化。     

树轮记录的腾格里沙漠东缘1775-2005年降水变化

 利用采自腾格里沙漠东缘的贺兰山油松树轮样本,建立树轮宽度年表。通过相关普查发现,贺兰山油松树轮宽度差值年表与腾格里沙漠东缘当年5月至7月的降水存在显著的正相关,相关系数为0.606（P<0.001）。利用贺兰山北部的树轮宽度差值年表,可较好地重建腾格里沙漠东缘近231 a来当年5月至7月的降水变化,交叉检验表明,降水重建结果稳定可靠。通过与腾格里沙漠南缘地区树轮降水重建序列对比分析,发现腾格里沙漠边缘区的树轮重建降水的干湿阶段变化具有良好的同步性,并对西北地区极端干旱历史事件有良好响应。     

塔里木盆地南缘历史时期气候环境变化的过程与特征

根据塔里木盆地南缘具较高分辨率的湖沼相沉积物碳酸盐δ^13C和粒度等记录，恢复出2162-850BC期间为一相对稳定的温暖干旱时期，之后迅速转冷湿，湿润程度呈持续、阶段式增加，50 BC至500 AD期间呈现的显著冷湿特征于550 AD之后突变转暖干而结束。550 AD和1000 AD前后的具突变性质的气候事件在南疆地区近2．0ka的气候变化中具有重要意义，反映气候状况有过重大调整。850—1300AD期间(相当于中世纪温暖期)冷暖、干湿多变，但温暖特征并不明显。特别是1100—1200AD期间气候快速、频繁变化之后，奠定了本地区现代稳定干旱环境特征。区域对比表明，尼雅剖面记录的气候变化具有广泛的区域一致性。     

基于历史文献的1470-2008年中国西北地区气候干湿序列分区重建

基于历史文献中的旱涝灾害记录,采用5级制划分的旱涝灾害等级,使用系统聚类法将中国西北地区19个站点划分为7个分区,利用湿润指数公式重建了西北地区7个分区1470-2008年的年分辨率干湿变化序列,比较分析了各分区干湿气候变化的阶段特征、周期性及跃变现象。结果表明：重建序列信度较高,可用作气候干湿变化研究。西北地区7个分区1470-2008年干湿变化存在着11 a、25~35 a和80~100 a的3类周期变化。其中,11 a和25~35 a的两个周期变化在整个分析时间段内表现得较为稳定;80~100 a的周期变化则表现的较不稳定。世纪尺度和气候代尺度的跃变信号各区皆有出现,位于研究区两边的陕西和玉树地区出现最少,宁夏和格尔木地区次之;位置居中的兰州、张掖、西宁等地区跃变信号出现最多,是气候干湿变化的敏感地带。检测出的干湿跃变信号主要集中在17世纪前后,近百年气候干湿变化则相对稳定。     

祁连山中部树木年轮宽度与气候因子的响应关系及气候重建

研究了祁连山中部不同海拔高度青海云杉的树轮宽度对气候因子的响应,重建了祁连山中部 230 a以来春季3~5月的降水和 170 a以来夏季6~8月的气温序列。结果分析发现,不同高度的云杉树轮生长对春季降水极为敏感,呈现显著正相关;对夏季气温的响应程度,各海拔高度却不相同,夏季气温对上、下限云杉生长有显著影响,但对于森林中部云杉作用并不明显,总体表现为负相关,夏季高温对树木生长不利。气候重建结果发现,祁连山中部的春季230 a以来经历了大幅度长阶段的干湿变化,存在明显的 69 a和 21a周期;170 a以来夏季气温变化频繁,存在明显的2~4a周期。目前,祁连山中部正处于相对干旱和温暖时期,呈现出向暖干方向发展的趋势。     

河北省气候干湿状况变化特征分析

以潜在蒸散量计算的气候干燥度指数表征河北省气候干湿状况,提出蒸发量修正系数,根据相关研究和研究区实际情况给出其量值,并对河北省气候干燥度进行分级。选取河北省内均匀分布的68个气象观测站1952年(或建站)至2000年的原始气象记录月报表和信息化资料,利用ArcGIS软件进行数字化、图形叠加和空间分析,讨论近50年河北省气候干湿状况的时空分布特征,认为气候干旱处于缓慢加重状态;全省的气候干湿状况分布具有明显的地域差异,1960s—1990s河北省中南部平原大部、张家口的桑洋盆地和承德部分山区干燥度均有不同程度的增加,而冀北高原、太行山山区及山前平原、燕山山区大部干燥度减小。     

基于马尔科夫链模型的岱海地区气候变化周期研究

岱海湖相沉积物很好记录了近万年来区域气候变化的相关信息.利用马尔科夫链模型对岱海孢粉组合反映的气温和降水数据进行的周期性分析表明:该地区气候变化存在大约60 a、80 a、180 a、400 a、900 a等周期;周期变化与利用深水区沉积物、孢粉等研究结论以及相关地区的气候变化周期相一致,证明了马尔科夫链模型是研究环境变化周期性可利用的方法之一;在短时间尺度上,岱海地区气候变化与太阳活动和火山地震活动的周期存在相关性,太阳活动是该地区气候变化的主要驱动力之一,火山地震等因素对气候变化有一定的影响.     

腾格里沙漠东南缘晚第三纪古风成砂及其环境

通过对地层、沉积构造、粒度、石英砂表面微结构及动物群、孢粉组合的分析表明,晚第三纪期间腾格里沙漠东南缘及附近地区曾呈现类似现代风沙迁移、堆积的风沙地貌过程。当时气候炎热干旱,干湿季变化明显,生物气候带为亚热带疏林草原甚至荒漠草原。     

天山北坡东部叉子圆柏(Sabina vulgaris)树轮宽度气候重建潜力评估

叉子圆柏(Sabina vulgaris)年轮边界清晰,广泛分布于天山北坡海拔1 200~3 100m范围,比雪岭云杉的海拔分布范围更广。该树种最大树龄在200a以上,目前还未见利用这一树种开展树轮年代学研究的报道。建立了天山北坡东部木垒山区叉子圆柏的树轮宽度年表,分析其年表特征及其与木垒气象站降水量、降水日数、气温、蒸发量和标准化降水蒸发指数(SPEI)的相关关系,评估叉子圆柏的气候信息含量及其用于气候重建的潜力。结果表明:叉子圆柏树轮宽度具有较高的敏感度和序列间的一致性,树木径向生长受到当年生长季(3—8月)及其前期降水和蒸发的综合影响,宽度年表与当年的降水量和降水日数显著正相关,与气温和蒸发量显著负相关,与当年4—7月SPEI的正相关最为显著(n=55,r=0.650,P0.0001)。基于一元线性方程(Y=2.783 X-2.975,R~2=42.2%,R_(adj)~2=41.1%),利用叉子圆柏树轮宽度重建了东天山北坡木垒4—7月SPEI变化。与基于雪岭云杉树轮宽度重建的东天山降水记录的比较表明:1860—2013年间二者相关系数为0.381,低频变化都记录了1910—1940年的持续干旱期。SPEI序列中的部分极端干旱年与降水记录并不一致,SPEI记录的20世纪90年代以来的持续偏干趋势在树轮降水记录中并不明显,可能是由于两个重建的要素和时段不一致,SPEI指数考虑了增温引起的蒸发作用加剧的影响。叉子圆柏主要分布在阳坡(雪岭云杉一般生长在阴坡),特别是可以在天山北坡雪岭云杉下树线以下的区域生长,叉子圆柏树轮宽度反映的气象要素和时段与雪岭云杉存在差异,因此在天山山区树轮年代学研究中能作为雪岭云杉的有益补充。     

新疆沙尘暴源区的气候与荒漠环境变化

根据新疆地区50年来的气候变化以及人类活动的影响,阐述了新疆沙尘暴源区气候与荒漠环境变化。结果表明,新疆地区的气候由暖干向暖湿发展。自20世纪70年代中期以来,暖湿过程非常明显,特别是新疆南疆与北疆的气候变化特点和高山与盆地的气候变化差异以及湖泊水域面积的变化,都明显地反映了干旱区域气候变化的敏感性,并且也反映了新疆区域气候与中国中、东部气候变化的差异性。由于气候的波动变化和人类活动的干扰,使荒漠环境也在不同区域受到不同程度影响,尤其是干旱地区的降水、大气湿润程度和下垫面状况都直接影响着沙尘暴的发生和发展。20世纪80年代后期以来,温度的突变是造成环境恶化、灾害增多的主要原因之一,同时也反映出干旱内陆区是气候变化过程中的敏感反应区。     

天山北坡东部叉子圆柏(Sabina vulgaris)树轮宽度气候重建潜力评估北大核心CSCD

叉子圆柏(Sabina vulgaris)年轮边界清晰,广泛分布于天山北坡海拔1 200~3 100m范围,比雪岭云杉的海拔分布范围更广。该树种最大树龄在200a以上,目前还未见利用这一树种开展树轮年代学研究的报道。建立了天山北坡东部木垒山区叉子圆柏的树轮宽度年表,分析其年表特征及其与木垒气象站降水量、降水日数、气温、蒸发量和标准化降水蒸发指数(SPEI)的相关关系,评估叉子圆柏的气候信息含量及其用于气候重建的潜力。结果表明:叉子圆柏树轮宽度具有较高的敏感度和序列间的一致性,树木径向生长受到当年生长季(3—8月)及其前期降水和蒸发的综合影响,宽度年表与当年的降水量和降水日数显著正相关,与气温和蒸发量显著负相关,与当年4—7月SPEI的正相关最为显著(n=55,r=0.650,P<0.0001)。基于一元线性方程(Y=2.783 X-2.975,R^2=42.2%,R_(adj)~2=41.1%),利用叉子圆柏树轮宽度重建了东天山北坡木垒4—7月SPEI变化。与基于雪岭云杉树轮宽度重建的东天山降水记录的比较表明:1860—2013年间二者相关系数为0.381,低频变化都记录了1910—1940年的持续干旱期。SPEI序列中的部分极端干旱年与降水记录并不一致,SPEI记录的20世纪90年代以来的持续偏干趋势在树轮降水记录中并不明显,可能是由于两个重建的要素和时段不一致,SPEI指数考虑了增温引起的蒸发作用加剧的影响。叉子圆柏主要分布在阳坡(雪岭云杉一般生长在阴坡),特别是可以在天山北坡雪岭云杉下树线以下的区域生长,叉子圆柏树轮宽度反映的气象要素和时段与雪岭云杉存在差异,因此在天山山区树轮年代学研究中能作为雪岭云杉的有益补充。     

树轮记录的吉尔吉斯斯坦东部过去百年干湿变化

利用吉尔吉斯斯坦东部chon-kyzyl-suu附近的两个树轮宽度年表,与CRU气温、降水资料和PDSI资料进行相关分析和响应分析,重建该地区过去百年的降水和PDSI,分析近百年吉尔吉斯斯坦东部干湿变化特征。结果表明：（1）该地区树轮宽度对降水和PDSI响应较好,利用树轮宽度年表可以较好地重建该地区过去百年上年7月到当年6月的降水和PDSI序列;（2）近百年该地区干湿变化具有明显的6 a、13 a和21 a左右的变化准周期;在1913年前后、1943年前后和1972年前后发生了由多到少的气候突变,在1950年前后发生了由少到多的气候突变;（3）吉尔吉斯斯坦东部过去百年干湿变化与中国境内天山山区降水变化一致：1890s偏干,1900s是最为湿润的10 a,1910s是最为干旱的10 a,1917年是近百年来最干旱的1 a,1920s-1930s偏湿,1940s偏干,1950s-1960s偏湿,1970s偏干,1980s-2000s偏湿,尤其是1980年以后到现在,天山山区经历了近百年最为漫长的增湿期;重建的近百年吉尔吉斯斯坦东部干湿变化能较好的代表西天山大部分区域尤其是西天山北坡吉尔吉斯斯坦境内的干湿变化。     

浑善达克沙地全新世中晚期地层化学元素特征及其气候变化

在系统考察浑善达克沙地的基础上,选择沙地北部锡林浩特全新世地层剖面样品进行全量化学元素分析和¹⁴C年代测定;并根据地球化学特征的变化,推论8kaBP以来的气候变化过程。结果表明,8kaBP以来区域气候具有干旱化的趋势,并经历了6个冷干暖湿变化旋回,气候变化可划分为4个阶段:8060~7100aBP,气候寒冷干旱;7100~5500aBP,气候温暖半湿润;5500~3500aBP,气候发生频繁的干湿波动;3500aBP特别是2200aBP以来气候以干旱为主。     

喜马拉雅冷杉和林芝云杉年轮稳定碳同位素气候意义比较

对采自西藏东南部的喜马拉雅冷杉和林芝云杉交叉定年后 ,进行了过去 1 0 0年的年轮δ13 C分析。结果表明 :冷杉和云杉年轮δ13 C序列记录了大气CO2 浓度升高引起大气CO2 的δ13 C下降的全球性趋势 ,但两者的响应程度不同。冷杉和云杉年轮δ13 C高频变化包含共同的气候环境变化信息 ,但在细节变化上存在差异。在对气候变化的响应上 ,两者记录的信息可以进行相互比较 ,以便利用不同地区不同树种的δ13 C进行大区域气候重建。     

基于树轮宽度的太白山地区春季干湿变化重建

秦岭为我国气候分界线和南水北调中线重要水源地,太白山为其最高峰,了解太白山区域的过去干湿变化特征对气候变化机制研究和未来水资源持续利用具有重要意义。基于秦岭太白山地区太白红杉树木年轮资料及其附近的宝鸡、眉县气象站1959—2016年气象数据进行分析,重建了1852—2016年春季（3~5月）SPEI值,分析了近165 a太白山春季干湿变化特征及其与大尺度环流变化关系。结果表明：（1） 太白山地区太白红杉径向生长主要受春季气候限制;与春季SPEI值相关性最高,达到–0.72（P<0.01）,重建方程方差解释量为51.8%（调整自由度后为51.0%）。（2） 重建结果表明,近165 a来,有29 a春季为湿润年份,有23 a春季为干旱年份,分别占比为17.58%和13.94%。极端干旱年份为1892年、1929年、1945年和2006年,极端湿润年份为1881年、1921年和1990年,其中1892年（–1.73）和1881年（1.53）分别为最干旱和最湿润的年份。（3） 重建结果得到了周边地区干湿变化重建结果和历史文献灾害记载的验证;太白山地区干湿变化可以准确表征大区域干湿变化且存在2.5 a、3.1 a、3.8 a和8.4 a周期变化。太白山地区SPEI与赤道东太平洋海面温度成负相关以及与赤道西太平洋海面温度呈正相关,其干湿变化可能与ENSO活动有关。     

气候变化下蒙古沙拐枣(Calligonum mongolicum)适宜生境预测

蒙古沙拐枣(Calligonum mongolicum)是中国干旱、荒漠地区主要的防风固沙植物,预测该气候变化对其地理分布范围的影响,对中国荒漠化防治工作具有指导意义。采用获得的蒙古沙拐枣108个种群分布数据和22个气候环境因子数据,利用最大熵(MaxEnt)模型软件预测蒙古沙拐枣在当前、2041—2060年及2061—2080年在中国干旱区的潜在地理分布,探究气候变化对该物种分布的可能影响。结果表明:(1)影响蒙古沙拐枣分布的主要气候环境因子为年降水量、年平均气温、气温年较差、最干季降雨量以及海拔;(2)目前,蒙古沙拐枣的适宜生境面积约为5.4×10~5 km~2,高适宜生境为7×10~4 km~2,主要分布在新疆塔里木盆地、准噶尔盆地边缘地带、甘肃河西走廊及其周边、腾格里沙漠;(3)在未来气候变化的情景下,蒙古沙拐枣的适宜生境范围大幅增加,适宜生境向高纬度地区移动,高适宜生境集中分布于甘肃河西走廊以及腾格里沙漠地区,且呈带状分布。     

蒙元时期陕甘宁交界地区干湿变化特征

从官修正史、方志和历朝纪事本末、区域气象灾害年鉴等历史文献资料中提取关于陕甘宁交界地区(元前期陕西四川行省的西北部以及元后期的陕西行省和甘肃行省的交界地区,主要包括宁夏府路、河州路、巩昌路、奉元路和延安路之间的部分)的水涝、干旱等气候信息共240余条,利用湿润指数法、旱涝灾害定级法对其于湿变化特点进行研究.研究发现1208-1369年期间,陕甘宁交界地区气候总体以干旱为主.旱涝灾害发生频率的比例为85/38.按照旱涝变化类型可将研究区旱涝变化过程分为三个时段,1208-1240年是以干旱为主要特征,局部时段偶发水涝灾害的时期;1240-1320年,基本持续干旱,而且极端干旱事件频发;1320-1369年,旱灾略有好转,但是旱涝交并发生.蒙元时期陕甘宁交界地区的干湿变化具有明显的转折性和周期性.转折主要发生在1230年和1325年前后,以此两点为界,前后气候变化类型有比较明显的差异.蒙元时期的干湿变化具有10年和23年的准周期,均与太阳活动周期吻合,说明蒙元时期区域干湿变化受太阳活动影响较大.