贺兰山过去196年降水的树轮宽度重建及降水变率

贺兰山属于中国北方的半干旱地区,位于东亚夏季风的西北缘。应用贺兰山南段、中段和北段的3组树轮宽度差值年表合成贺兰山树轮宽度年表,应用邻近采样点的贺兰山东坡、山顶和西坡的气象站资料合成贺兰山气象数据。通过贺兰山树轮宽度年表和贺兰山气象数据的线性回归分析,重建了1802—1997年2—7月降水标准化序列,重建方程的方差解释量是46%。计算重建序列的11年滑动平均标准差后,发现存在着3次标准差的突然变化:1908年标准差由前年的0.38增加到当年的0.56,1942年标准差由两年前的0.57增加到当年的0.70,1956年标准差由前年的0.74降低到当年的0.63。小波分析表明,1908年到1949年之间存在显著的11年准周期,1942年出现2年准周期,该2年准周期到1959年彻底消失。1965—1997年,存在由8年向3年过渡的准周期。11年周期对应着太阳活动周期,2年周期对应“准两年脉动”,8年到3年周期与ENSO周期比较一致。故此认为,当太阳活动、“准两年脉动”或ENSO活动增强时,贺兰山地区降水变率一般比较大,年际间降水变得不稳定。     

陕西黄龙树轮年表的建立及其2-3月降水记录

通过两组油松树轮宽度的研究,建立了陕西黄龙地区过去近200 a来的树轮STD、RES、ARS年表,树轮宽度在20世纪20年代有过明显的下降,1929年前后达到年轮宽度最低值,与历史记载的自民国11年以来连续干旱时期相吻合(1922-1932年).经过相关函数、响应函数分析,发现树轮宽度与生长季当年2-3月降水显著正相关,在此基础上设计了转换方程,重建了过去200 年来黄龙地区早春2-3月降水历史,重建序列的解释方差为44.3%(F=16.298,p<0.001).功率谱分析检测到2-3月降水存在7.69、6.90、6.06、5.13、5.00、4.88、4.65、2.02、2.00 年的周期.     

以树木年轮宽度资料重建祁连山中部地区过去248年来的降水量

根据树轮宽度指标重建了祁连山中部地区过去248a以来上年7月到当年6月降水总量的演变历史，解释方差为41．9％，发现降水有明显的干湿变化。重建序列表现出6个降水较多时期（高于多年平均值），它们是：1767—1781，1802—1814，1839-1859，1885-1915，1941-1955，1979-1991年；同时也存在7个降水较少时期（低于多年平均值），它们是：1755-1766，1782-1801，1815-1838，1860-1884，1916-1940，1956-1978，1992-1998年。与青海省历史记载的自然灾害进行对比，发现该地区或者附近地区历史记载的灾害年份在本文重建的降水量序列中均有所反映，在一定程度上反证了重建序列的可靠性。     

油松树轮记录的1776年以来贺兰山地区气温变化

利用贺兰山东西坡78个油松树芯样本建立了标准年表,分析发现1~8月平均气温是树木宽度生长的重要限制因子之一,且有明确的树木生理学意义。在此基础上模拟重建了贺兰山地区1776~1999年1~8月平均气温,重建序列的解释方差为43.3% (F = 21.422,p < 0.001)。重建中相对高温的年份有：1805~1818, 1828~1857, 1899~1907, 1919~1931, 1968~1995;相对低温的时段为：1858~1872,1883~1895,1935~1953。重建气温10年滑动曲线表现出3个明显的气温缓慢上升阶段 (1766~1853,1862~1931,1944~1995),每个升温期之后随之而来的是10年左右的快速降温,即贺兰山1~8月气温有缓慢升温而后又快速降温的特点。功率谱分析表明1-8月气温存在70、10.77、2.62、2.19、2.11年的准周期。     

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.     

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.     

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．