过去2000年中国气候变化研究

总结了中国科学院地理科学与资源研究所在过去2000年中国气候变化研究方面的主要进展,并对未来研究动向进行了展望。在过去10余年中,中科院地理资源所的历史气候变化研究在已有基础上,面向国际本领域研究的前缘科学问题,开展了大量研究工作,在代用资料的收集、整理与数据库建设,温度与降水变化重建以及气候变化的时空特征分析等方面取得了许多新成果。未来不但需要进一步利用历史文献、树轮等气候变化重建手段,加强高分辨率的气候变化重建工作,加密气候变化代用资料的空间覆盖度,并结合历史气候模拟等手段,深入开展气候变化动力学机制研究;而且还需要进一步利用地理资源所在本领域已积累的研究优势,开展历史时期的气候变化与人类相互作用等方面的研究。     

生态系统对气候变化适应的辨识

针对气候变化对生态系统的影响,研究了确定生态系统影响阈值的有关科学问题,包括：气候变化对生态系统影响的阈值的定义;生态系统对气候变化的响应过程;生态系统对气候变化的适应性指标;生态系统对气候变化的适应性评价等。通过CEVSA模型和基于人工神经网络模型对中国生态系统的模拟和评价,初步结果显示,自然生态系统基本上处于基准态、轻度和中度不适应状态,目前模拟、评价的结果尚未发现生态系统不适应的情况。由SRES描述的B2和A2情景模拟结果初步对比显示,B2情景（大约升温3.2℃）对东北地区自然生态系统的影响更为明显,且大多数为正影响;A2情景（大约升温3.9℃）对华东地区自然生态系统有不利影响。     

中国近千年石笋-树轮集成温度记录

分析北京石笋年层和祁连山树轮标准化指数及二者的合成指数与气候的关系,探索对响应不同季节温度变化的不同代用指标进行集成的方法。根据集成序列与中国大区域器测资料的相关计算,建立了年分辨率的跨区域千年温度序列。讨论了中国近千年气温变化的一些特点,发现近千年来年代际温度变化低谷与几个重要的太阳活动极小期非常吻合,大区域平均气候在Sporer Minimum期间响应太阳的突然"冷却",气温下降的速率和幅度比Maunder Minimum期间更为显著。     

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。     

中国陆地生态系统净初级生产力时空特征模拟

In this paper,we use CEVSA,a process-based model,which has been validated on regional and global scales,to explore the temporal and spatial patterns of Net Primary Productivity (NPP) and its responses to interannual Climate fluctuations in China‘‘‘‘‘‘‘‘s terrestrial ecosystems over the period 1981-1998,The estimated results suggest that ,in this study period,the averaged annual total NPP is about 3.09 Gt C/yr^-1 and average NPP is about 342 g C/m^2,The results also showed that the precipitaion was the key factor determining the spsatial distribution and temporal trends of NPP. Temporally,the total NPP exhibited a slowly increasing trend.In some ENSO years( e.g.1982,1986,1997)NPP decreased clearly compared to the previous year,but the relationship between ENSO and NPP is decreased clearly compared to the previous year,but the relationship between ENSO and NPP is complex due to the integrated effects of monsoons and regional differentiation. Spatially,the relatively high NPP occurred at the middle high latitudes,the low latitudes and the lower appeared at the middle latitudes,On national scale,precipitaion is the key conntro factor on NPP variations and there exists a weak correlation between NP and temperature ,but regional responses are greatly different.     

柴达木盆地东北部过去1437 a的降水变化重建

利用青海柴达木盆地东北缘山地11个地点的祁连圆柏树轮宽度序列,在早期分析祁连圆柏的生长对气候要素响应的基础上,重建了青海德令哈和乌兰地区过去1437 a的年降水量变化序列。重建方程能够解释校准期（1955-2002年）内66%的降水量变化方差,尤其是重建的降水序列的低频变化能够很好地代表器测资料的变化。从过去1437 a的时间尺度来看,近40 a来柴达木东北缘地区处于相对湿润的时期,但最显著的湿润期出现在16世纪晚期。此外,小冰期期间降水量的变幅较大,而中世纪暖期降水低频变化相对较小。另外,重建降水量体现了150～250 a尺度的低频变化特征。     

川西高原树木年轮所指示的平均最高气温变化

本文利用川西高原4条树木年轮年表序列,分析了树轮年表和川西高原气象要素的关系。通过响应函数计算得出,树轮年表对川西高原6月的平均最高气温反映敏感,由此重建了该地1617～1994年6月的平均最高气温序列,并应用交叉检验方法对校准方程进行了检验,证明重建方程稳定,具有区域代表性。在重建的378a中,10a尺度的显著较高时段有2个,即165I～1670、1941～1960年;显著的较低时段有7个,即1691～1730、1741—1760、1771～1790、1801～1820、1831～1900、1911～1940年和1961～1990年。平均约27a发生一次10a尺度的突变,19、20世纪是川西高原6月平均最高气温的多变时期,17、18世纪是平均最高气温的相对稳定时段。19世纪20年代和20世纪40年代升温显著,20世纪70～80年代降温比较显著。     

青海杂多圆柏年轮指示的近700年旱涝变化

根据采自青海南部高原杂多地区树木年轮样本, 建立了该地717年树木年轮年表序列。依据响应函数、 相关与偏相关方法, 分析了该年表与树木生长时温度和湿度的关系\.结果表明： 该年表对杂多5～6月的气温、 蒸发、 降水量、 相对湿度和干燥度指数反映敏感, 由其重建了高原春末夏初的干燥度指数序列, 并应用交叉检验方法对校准方程进行了检验, 证明重建方程稳定, 所重建的旱涝变化比较可靠, 具有一定的区域代表性。通过对重建序列的进一步分析得出, 重建序列在一定程度上反映了青海南部高原春末夏初干燥度指数大小的历史变化。1360年以来在年代际尺度上, 持续时间较长的干旱时段有4个, 即1441-1450年、 1691-1700年、 1741-1750年和1871-1880年; 持续时间较长的湿润时段有5个, 即1361-1370年、 1561-1570年、 1761-1770年、 1831-1850年和1891-1910年。     

青南高原树轮年表的建立及与气候要素的关系

根据青海南部曲麻莱、治多地区树木年轮样本,建立了青海南部高原(下称青南高原)树木年轮年表序列,系统地与所在地区气候资料进行了综合分析。通过响应函数,计算得出该年表对青南高原春季(4～6月)的最高温度和蒸发量的反映更为敏感。并重建了青南高原春季最高温度序列。     

祁连山中部过去近千年温度变化的树轮记录

对采自祁连山中部的树木年轮样品交叉定年后, 建立了树轮宽度标准指数序列. 通过树轮标准年表与附近气象站观测数据的相关分析表明, 在森林上限, 树木生长主要受温度变化的影响, 年轮宽指数序列中主要包含温度变化的气候信息, 对树轮生长影响最大的气候因子为前一年12月~当年4月平均温度. 祁连圆柏轮宽标准指数序列反映的温度变化很好地表现了小冰期降温特征及20世纪的全球气温持续变暖趋势. 与祁连山敦德冰芯δ¹⁸O所反映温度变化比较说明, 冰芯和树轮所记录的温度变化趋势基本一致. 轮宽序列表现出的冷暖特征与北半球温度变化存在较好的一致性, 表明祁连山地区气候变化不仅受区域条件的影响, 而且对全球气候变化作出了响应.