新疆天山西部三个云杉上树线树轮最大密度年表的研制、相关性及其气候信号分析

针对新疆天山西部伊犁、博尔塔拉蒙古自治区州三大山体北坡云杉上树线树木年轮最大密度资料,采用区域曲线、负指数曲线、样条函数三种不同生长去趋势方法,研制树轮最大密度年表,分析不同采点和树轮去趋势方法对树轮最大密度年表在不同频域的相关性及气候信号的影响发现:①三个采点间的最大树轮密度变化,在高频变化方面最为相似,低频变化存在着较大差异;②天山西部山脉北坡上树线的树轮最大密度年表对年表研制的三种不同去趋势方法不敏感,而采点间的距离和是否位于同一气候区是影响上树线树轮最大密度年表间相关性的重要因子;③天山西部山脉北坡上树线的树轮最大密度年表对当年的温度具有显著的相关性,年降水量越多的山区,其上树线最大密度年表对温度的相关性越好,且显著相关平均温度涉及的月数也不断增多.     

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。     

天山北坡西部树木年轮对气候因子的响应分析及气温重建

利用博尔塔拉蒙古自治州三个采点的树轮宽度年表,通过相关和响应面分析的方法,分析三个树木年轮宽度对气候因子的响应。分析表明,三个年表与博州地区的年平均最低气温和7月降水量呈较显著的正相关,且呈现相同的响应,仅在气温偏低时,三个年表响应不一致。通过分析,选择年最低气温作为重建对象,具有明显的树木生理学意义。利用树轮年表重建了博州1576—2002年的年最低气温,通过逐一剔除检验,发现重建值稳定可靠。在427 a中,存在2~3 a和40~50 a左右的周期性振荡,1631年、1832年 、1920年和1961年左右发生过突变。     

用于气候分析的树木年轮密度资料获取方法与质量控制

通过结合气象行业标准《树木年轮气候研究树轮采样规范》(QX／T 90—2008)和DENDRO 2003树轮密度分析系统的多年使用经验,将树木年轮密度资料采集划分为树轮样本采集、样本处理、数据获取、数据交叉定年、树轮密度年表研制5个步骤。通过对密度资料采集过程中各个步骤的讨论,希望可以为将来制订规范的树轮密度资料采集技术方法提供参考。     

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。     

川西高原6-7月最低气温场重建研究

 经过单相关普查,选择川西高原甘孜、阿坝两州的14个树木年轮宽度年表和14个气象站的1961—2005年6—7月最低气温资料分别建立树轮宽度场和最低气温场。计算树轮宽度场和最低气温场的典型相关系数,发现两个场的第一特征向量和第三特征向量有较好的相关性。利用多元线性回归模型分别重建14个地点的1787—2005年6—7月最低气温序列和川西地区平均气温序列,重建6—7月最低气温场。分析最低气温重建场发现,第一特征向量能较好地反映川西地区的冷暖变化。在近两个世纪里,川西地区最低气温场第一特征向量的方差贡献率在增加,而最低气温场的收敛速度在减慢。     

样条函数步长变化对树轮宽度年表与气候相关性的影响初探

利用天山中部北坡头屯河及三屯河流域4个天山云杉采点的树轮样本,研制样条函数不同步长的树轮宽度标准化年表,分析样条函数不同步长对树轮宽度标准化年表与气候的相关性的影响发现:①随着样条函数步长的增加,位于森林中下部林缘的庙尔沟煤矿和三屯河的树轮宽度标准化年表与小渠子气象站上年7月至当年6月的降水量的相关系数曲线均呈现出先增后减小的变化形式,但在局部有差异,最佳步长分别为40 a和30 a。②随着样条函数步长的增加,处于森林上限的东南沟和小渠子的树轮宽度标准化年表与大西沟气象站当年2-3月的月平均气温的相关系数的曲线都呈现光滑的先升后平的对数曲线型,最终确定220 a、185 a分别作为东南沟和小渠子树轮宽度标准化年表的样条函数步长。③通过分析发现最佳的样条函数步长比传统方法给定的样条函数步长和按树轮宽度序列公共区间长度的1/2的样条函数步长所含的气候信息多。     

阿勒泰西部树轮年表特征分析

通过对比阿勒泰西部5个标准化树轮宽度年表的多项年表特征参数,发现沙勒哈年表包含的气候信息较多,而柯姆年表所含的气候信息可能最少。通过年表间互相关系数的对比,发现2个位于森林上限的沙勒哈年表与哈纳斯南年表的相关最高（0.676）。而接近下树线森林边缘的哈纳斯北年表和柯姆年表的相关达0.586,却与3个位于森林上限的年表相关较低。通过相关普查得出,阿勒泰西部3个位于森林上限的年表与该区域当年6\_7月的月平均气温呈正相关,其相关系数最高为0.426,显著性水平达0.0035,与当年6\_8月的降水量呈负相关,其相关系数最高为-0.535,显著性水平达0.0002,而两个接近下树线森林边缘的年表与该区域当年1月的降水量呈正相关,其相关系数最高为0.45,显著水平达0.0019,且二者的相关具有明确的树木生理学意义。在0.10的显著性水平上,除吉克音年表外,其他4个年表均具有2.4 a的变化准周期。此外,吉克音年表和柯姆年表均存在13.5 a和14.4 a的变化准周期,哈纳斯南年表和沙勒哈年表均存在23.0 a和38.3 a的变化准周期。通过对比年表高低频信息含量,发现阿勒泰西部年表中高频信息含量一般高于低频信息含量。     

1468-2001年新疆精河5～8月平均气温的重建

精河流域上游的3个树轮年表与精河5～8月的平均气温相关显著.考虑到气温对树木年轮生长的滞后效应,重建了精河1468-2001年的5～8月的平均气温,方差解释量为62.2%.在1468-2001年的534 a中精河共经历了7个偏暖和7个偏冷期,在不同阶段气温的变化周期不一致,气温在1541年、1684年、1855年和1969年前后出现突变.     

塔克拉玛干沙漠腹地冬季地面反射光谱特征初探

利用塔克拉玛干沙漠腹地塔中地区冬季453个光谱观测数据,进行了初步的分析探讨,得到了一些新认识,主要有:①碧空条件下,塔中地区沙漠的地面可见光通道反射率约为25.8%,近红外通道反射率约为28.6%;②碧空条件下,沙丘可见光及近红外通道的反射率具有在沙丘各部位,近红外通道的反射率大于可见光通道的反射率,而在沙丘的不同部位间,可见光通道的反射率变化较小,沙丘朝阳坡的可见光及近红外通道的反射率略大于背阴坡;③碧空、昙天、阴天中,可见光与近红外通道的反射率,均是以阴天为最大;④在较晴朗的天气条件下,沙丘的可见光及近红外通道的反射率均随着太阳高度角的增大而减小;⑤霜对沙面可见光及近红外通道的反射率起增加的作用,与无霜时比,可见光通道反射率增大约2.6%,近红外通道的反射率增大约3.5%。