树木年轮稳定同位素分析样品前处理方法探讨

树木年轮稳定碳氧氢同位素(δ13C、δ18O和δD)作为树轮气候学、树轮生态学研究的一种重要信息,随同位素分析技术的发展得到广泛应用.在利用树轮同位素指标进行古气候、古环境研究中,对原木样品进行纯化得到α-纤维素及硝化纤维是一项耗时、耗力且又必须进行的前处理步骤.总结了目前国内外多种纤维素和硝化纤维提取的实验流程,综述了树轮同位素样品分析制备的提取流程,并提出了本研究组的纤维提取试验流程,讨论了该方法的可行性及存在的问题.建议实验室在利用树轮同位素指标进行古气候和全球变化生态学研究时,应关注树木年轮同位素样品制备流程差异对最终获取的同位素比率的影响,以消除不同实验流程造成的实验结果上的差异,为树轮同位素指标大范围空间指标比较提供基础.     

公元1840年以来东亚夏季风降水变化—— 以中国和韩国的树轮记录为例

根据中国和韩国3条树木年轮降水记录, 本文分析了过去160 a以来东亚夏季风降水的变迁历史. 统计分析表明, 年际间中国和韩国季风降水不存在线性相关, 而在10 a尺度上则表现出同步变化的趋势. 1860~1890, 1910~1925, 1940~1960年是3个降水量较多的时段; 1890~1910, 1925~1940, 1960~1998年, 则是3个降水量较少的时段. 3条降水重建序列均揭示1920年代中期东亚夏季风降水快速由多转少. 同时树木年轮季风降水重建序列也被基于中国历史文献记载所划分的旱涝指数和韩国雨量记录所证实.     

交叉定年技术及其在高分辨率年代学中的应用

高分辨率年代学标尺是高分辨率过去环境变化的研究基础。树轮年代学中的交叉定年技术是一种较为成熟的高分辨率年代学研究方法 ,其技术的核心是找到一个受共同的环境限制因子控制的可量化指标 (如树轮宽度 ) ,通过一定数量的样本进行交叉比较 ,来得到一个高分辨率的年代学序列。该技术中一些有益的概念和方法可以推广应用于其它高分辨率过去环境变化的研究中 ,文中通过对树轮年代学中的交叉定年技术原理的研究 ,剖析交叉定年技术的方法及其核心技术内涵 ,为该技术的扩展应用提供内在的科学依据 ,并对其应用前景进行探讨。     

Reconstruction of summer temperature (June-August) at Mt. Helan, China, from tree-ring stable carbon isotope values since AD 1890

From stable carbon isotope analysis of tree-rings of Chinese pine (Pinus tabulaeformis) from Mt. Helan, China, we found that high-δ13C values were related to high mean temperatures from June to August (T68), and low-δ 13C values corresponded to low T68. From these data, a transfer function has been used to reconstruct summer temperatures (T68) for the Mt. Helan region. The explained variance of reconstruction is 34.9% (F=15.01, p<0.001). The time period containing the highest summer temperatures in northern China (late 1920-1930s) was confirmed by our reconstruction. The data indicate that there is a tele-connection between summer temperatures in Mt. Helan area and sea-surface-temperatures in the tropical Pacific. The extreme low temperature periods around the years of 1920 and 1947 for Mt. Helan region correspond well to the cold climate in the tropical Pacific. Along with other analyses, this suggests that climate variations in the Mt. Helan region are driven not only by local events, but also by the global climate. Significant periodicities appearing in the reconstruction are 2.56 and 2.63 years.     

树轮稳定碳同位素与全球变化研究

本文介绍了与全球变化有关的树轮稳定碳同位素的研究现状,分析了树轮δ~(13)与大气CO_2浓度之间的关系,阐明了开展此项研究的目的和意义。通过10~3年尺度的树轮δ~(13)时间序列的研究,可据此分析过去小尺度气候变化的周期性规律,评估人为作用对它的干扰强度,预测未来几十至几百年的气候和环境变迁。     

油松年轮记录的河北围场公元1884年以来5～6月平均温度

相关函数分析表明,河北围场的油松年轮宽度指数与 5～6月平均温度显著相关,在此基础上,设计转换方程,重建了该地区1884年至2002年当年5月至6月的平均温度,重建序列的方差解释量达到43.7%(调整自由度后为41.3%)。重建温度序列表明,温度低于多年(1884～2002年)平均温度的时段主要有 1897～1901年、1913～1923年、1949～1978年和 1992～1995年; 高于多年平均温度的时段主要有 1884～1896年、1902～1912年、1924～1942年和 1979～1992年。重建的温度序列具有较大的区域代表性,它与陕西南五台 5～7月温度显著相关,年际尺度上相关系数为r＝0.18(N＝119,p<0.05),它也与由历史文献记录划分的大同北京二地旱涝指数及亚洲太平洋年代际涛动指数(PDO)均显著相关,表明重建序列在一定程度上反映了大范围的气候变化状况。     

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。     

树轮记录的陕西中-北部地区1826年以来4-9月温度变化

通过对陕西黄土高原东南部地区．黄龙山树轮宽度进行研究,重建了陕西中-北部地区1826～2004年4～9月的平均温度变化,重建解释方差为39．3％．重建结果显示：自1826年以来,陕西中．北部地区存在一个高温时段（1928～1933年）和2个低温时段（1883～1888和1938～1942年）．其中,高温时段与20世纪20年代末期发生在中国北方大部分地区的干旱事件时间吻合．尽管在全球增温背景下,重建结果也显示出自20世纪70年代起4—9月平均温度的持续上升,但其仍未超过20世纪20年代末期的温度水平．除了统计检验外,该温度重建结果还得到了研究区旱涝指数和其他树轮研究结果的支持．     

山西宁武地区1686年以来年降水重建*

根据山西北部宁武地区的树轮宽度指标,建立了该地区过去318年的树轮STD,RES和ARS年表,发现上年8月至当年7月 (全年)的降水与差值年表(RES)显著相关 (r=0.71, n=50),在此基础上设计了转换方程,重建了宁武地区1686年以来的全年降水,方差解释量达到 48.6％(调整自由度后为46.8％, r=0.697,F=26.471, p<0.0001)。降水量较少的时段为1693~1710年,1720~1764年,1825~1841年,1873~1882年,1901~1930年,1966~1972年和1988~2003年,降水量较多的时段为1711~1720年, 1765~1824年,1842~1872年,1883~1886年和1931~1987年。 历史文献记录的干旱年份在重建序列上均有所反映。重建序列与贺兰山1~7月降水显著相关 (99％置信度下, r=0.312)。功率谱分析表明山西宁武上年8月至当年7月降水含有2.34~2.68年,4.92年,5.26年的显著周期,可能与ENSO活动有关。