基于树轮宽度的伊塞克湖入湖径流量重建与分析

中亚区域气候与水文变化特征及其对全球气候变化的响应重要而复杂,伊塞克湖流域周边山区分布的天山云杉原始森林为揭示区域过去几百年气候水文变化事实和规律提供了良好的载体。本文利用伊塞克湖周边山区4个点的树木年轮宽度、入湖年径流量以及CRU格点气象资料,基于对树轮宽度指数对区域水文和气候要素响应关系分析,利用区域树轮宽度差值年表重建了伊塞克湖355a来的入湖径流量变化历史,二者线性转换方程的方差解释量为30．2％。重建径流量的丰枯阶段变化与天山北坡的玛纳斯河、乌鲁木齐河相对应。但与天山南坡的阿克苏河流域的径流量的低频变化特征不一致,在1850年前的变化趋势相反。空间相关分析发现伊塞克湖流域重建径流量变化能较好地代表中亚天山北坡以及哈萨克斯坦东南部和新疆北部平原区降水变化。此外,还发现了伊塞克湖径流量与北大西洋长周期年代际震荡（AMO）在年代际尺度的同步变化。     

帕米尔高原东部径流量变化及其对气候变化的响应

水资源是制约中国西北干旱区社会经济可持续发展和生态安全的关键因素。以发源于帕米尔高原东部的喀什噶尔河和叶尔羌河流域为研究区,基于该区6个气象站月平均气温和降水量观测资料,以及5条代表性河流的出山口水文站1950年代晚期以来的月径流量观测数据,分析了该区域气候和水文年际变化特征,以及气候变化背景下径流量的响应特征。结果发现：(1)研究区降水、气温都呈显著上升趋势,除盖孜河外,所有河流径流量均呈显著上升趋势。河流径流量的年内分布和年际变化特征反映了各河流径流主要补给来源的差异。(2)帕米尔高原东部河流出山口径流量受到气温和降水的共同影响,其中以冰川补给为主的叶尔羌河、库山河和盖孜河年径流量与当年夏季（6—8月）气温显著正相关（P<0.001);以降水和积雪补给为主的提孜那甫河和克孜河年径流量与上年7月至当年6月降水量显著正相关（P<0.001)。(3)随着气温升高和降水量增加,流域的蒸发加剧,帕米尔高原东部河流径流量对气候变化的响应出现了明显的变化：年径流量与夏季气温的正相关关系减弱,与上年7月至当年6月降水量正相关增强。     

基于树轮δ~(13)C的阿尔泰山南坡夏季降水变化分析

利用阿尔泰山南坡东、中、西部3个样点的西伯利亚落叶松树轮δ13 C序列,结合阿勒泰地区7个气象站降水资料分析表明,树轮δ13 C序列对阿尔泰山南坡夏季降水有较好的响应,最高相关系数可达到-0.682(p0.0001)。利用回归方法重建了过去160年来阿尔泰山南坡夏季降水量。阿尔泰山南坡夏季降水在1850—1871年偏多,1872—1956年经历了长期的干旱,20世纪60年代至今,随着新疆整体气候的暖湿化,阿尔泰山南坡经历了较长的湿润期。重建的夏季降水与上年冬季北极涛动(AO)有较好的相关性,北极涛动可能对阿尔泰山南坡过去160年降水有较大影响。阿尔泰山南坡过去160年夏季降水变化存在11a(95%)、2.7a(95%)、2.4a(95%)、2.1a(99%)和2.0a(99%)的准周期变化。     

用于气候分析的树木年轮稳定同位素资料获取方法与质量控制?

随着稳定同位素分析技术的进步和植物生理学研究的发展,稳定同位素在树轮气候研究中扮演着日益重要的角色。本文总结了用于气候分析的树木年轮稳定同位素资料获取与质量控制方法。包括对分析树轮样品的要求、树轮纤维素提取实验流程、树轮同位素的质谱分析方法和稳定碳同位素数据的处理方法等。为树轮稳定同位素实验分析提供参考,便于获得可靠的树轮同位素数据,且能够进行不同实验室之间数据结果的对比,为建立树木年轮同位素网络奠定基础。     

艾比湖胡杨宽度年表建立及其环境意义

  在艾比湖东岸采集了3个样点的胡杨树芯标本,建立了艾比桦和东大桥两个采样点的树轮宽度年表（STD,RES和ARS年表）,年表长度分别为196 a和210 a,并分析了年表的特征。对树轮标准年表与精河气象站的温度、降水量进行的相关分析发现,温度和降水对胡杨年轮宽度生长的影响较小,没有达到显著相关,表明该区域的降水和温度都不是树木生长的主要限制条件。艾比湖湖面面积变化、沙尘暴日数与树轮宽度指数的相关分析表明,艾比湖湖面面积与轮宽指数呈反向变化,而沙尘暴日数与轮宽指数呈显著正相关,特别是精河站年沙尘暴日数与东大桥当年（t）、次年（t＋1）和再次年（t＋2）的标准年表指数的相关系数分别达到0.31、0.61和0.57,且后两项通过了0.01显著性检验,表明二者受到共同环境因素的制约。可能由于东大桥采点位于河道附近,地下水位较高（1.4～2.7 m）,在高湖面时期,与之对应的较高的地下水位反而制约了胡杨的生长,而在湖面较低的年份,地表干燥而裸露,沙尘暴频发,地下水位较低,更适宜胡杨的生长。     

树轮记录的贺兰山北部近208年5—7月温度变化

利用2008年10月采自贺兰山北部的油松树轮样本建立了贺兰山北部区域树轮密度年表。相关分析表明:贺兰山北部的树轮早材平均密度与银川气象站5—7月平均最高温度具有较好的正相关关系,相关系数为0.67。用贺兰山北部的区域早材平均密度差值年表重建贺兰山北部1801—2008年的5—7月平均最高温度,58年 (1951—2008年) 重建值对实测值的解释方差为44.9%;2008年的贺兰山北部温度重建序列平均值为27.40℃。在最近20年,贺兰山树轮早材平均密度出现了明显的上升趋势,通过比对贺兰山北部重建序列的低温年份和全球火山爆发数据,发现在大规模火山爆发后的28个偏冷年温度平均值为26.90℃,较重建序列平均值下降0.50℃。多窗谱分析表明:贺兰山北部温度重建序列具有120年、8.1年、6.5年、3.2年、2.9年、2.1年的准周期变化。贺兰山北部早材平均密度与甘肃石门山、昌灵山油松的早材平均密度有良好的相关性。     

树轮记录的历史时期阿克苏河流域沙尘天气变化

相关计算表明,位于塔克拉玛干沙漠西北边缘沙漠-绿洲-山地过渡带的阿克苏河流域英阿特河树轮标准化年表与该区域4—7月的沙尘天气日数相关显著,单相关系数高达-0.527（α<0.0001）,利用树木年轮重建阿克苏河流域历史时期沙尘天气日数是可行的,并具有明显的树木生理学意义。利用吾力街力克和英阿特河标准化自回归年表序列可较好地重建阿克苏气象站过去611 a的4—7月沙尘天气日数,经多方面验证,表明其具有较好的可信性。在过去611 a中,阿克苏河流域沙尘天气日数以2.3 a、4.1 a、5 a、6.8 a、8.8 a、10.7 a、45.1 a、50.7 a的周期最为显著;且经历了9个偏湿期及9个偏干期,降水的增加有利于制约沙尘天气的发生,在新疆气候暖湿化的背景下,沙尘天气有望减少;阿克苏河流域历史时期沙尘天气日数在1434年前后、1721年前后、1776年前后和1865年前后发生了由少向多突变,在1685年前后、1752年前后和1798年前后发生了由多向少的突变。这些突变年份中,1721年前后的由少到多突变最为显著,1752年前后的由多到少突变最为显著。17、18世纪沙尘天气较为频繁,15—17世纪,沙尘天气日数明显增加,18—20世纪,呈下降趋势。     

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。     

树轮记录的新疆阿尔泰山1579-2009年初夏温度变化

对新疆阿尔泰山中段森林上树线西伯利亚落叶松（Larix sibirica）树轮宽度标准化年表与区域气候要素进行相关分析,发现6月平均气温与树木径向生长存在显著相关关系（r=0.658,P<0.001）。据此重建的该地区1579-2009年间初夏温度变化曲线（解释方差为43.2%）表明,在过去431年,该地区经历了8个偏冷阶段和8个偏暖阶段,且对整个阿尔泰山有较好的空间代表性。功率谱分析表明,重建温度序列存在2.3a、2.4a的显著周期和3.9a、71.5a、95.3a的较显著周期。     

天山中段雪岭云杉森林冬春季小气候变化特征分析

利用天山中段雪岭云杉林区连续气象观测资料,初步分析了林内外冬、春季小气候特征的变化规律。结果表明,雪岭云杉林对小气候特征存在明显影响,冬、春季林内平均气温、地表温度相对林外均明显偏低,相对湿度均显著大于林外;林内同林外比,冬季、春季气温偏低分别在1.3~1.7℃、0.5~1.2℃之间,且林内气温日较差和相对湿度变化幅度明显小于林外。林内风速小,日变化不明显,静风的频率最大;冬、春季林外平均风速分别为2.0 m/s、2.5 m/s,而林内分别为0.2、0.3 m/s。