采点和去趋势方法对天山西部云杉上树线树轮宽度年表相关性及其气候信号的影响

针对新疆天山西部伊犁、博州三大山体北坡云杉上树线树木年轮资料,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,研制树轮宽度年表,分析不同采点和树轮去趋势方法对树轮宽度年表在不同频域的相关性及气候信号的影响发现：①采点间的距离和是否位于同一气候区是影响云杉上树线树轮宽度年表间相关性的首要因子。三个采点间的树轮宽度变化,在高频变化方面最为相似,低频变化存在着较大差异,表明它们在揭示和重建大范围的高频气候变化方面可能具有较大的应用潜力。②三种不同去趋势方法对天山西部山脉北坡上树线的云杉树轮宽度年表的研制具有一定影响,负指数和样条函数去趋势方法研制的树轮年表较为相似,而区域曲线去趋势方法研制的树轮宽度年表中则可保留较多的轮宽低频变化信息。③降水是天山西部云杉上树线的树轮宽度生长的主要限制因子,且树轮宽度生长对降水的响应具有显著的滞后性。④在天山西部的云杉上树线采点,使用区域曲线去趋势方法有利于在树轮宽度年表中保留较多的与水分有关的气候信息。     

中国利用树轮资料重建干湿变化研究进展

树木年轮资料定年准确、分辨率高、连续性强,已成为研究过去全球变化的重要信息来源之一。中国树轮与干湿变化研究,样点分布广泛,研究树种较多,重建尺度较长。基于树轮宽度、密度和同位素等各种代用指标,在分析树木径向生长对干湿变化响应、重建历史时期干湿变化等方面取得很大进展。一般来说,在干旱半干旱区的低海拔区域,水分条件,尤其是春季、秋季和年湿润状况,是树木径向生长的重要影响因素。森林上限、相对冷湿区域以及亚热带气候区,树木生长与降水的相关性偏弱。在时间尺度上,基于树轮重建的长于1000年甚至超过2000年的干湿变化序列已有多条,主要分布在青藏高原地区。目前最长年表已达4500年,最长降水序列为3500年。本文通过对部分树轮成果的简要概括,以期为树轮采样和干湿变化重建提供借鉴与帮助。     

五个中国特有针叶树种树轮宽度对气候变化的敏感性

本文对采自四川西部的鳞皮冷杉、铁杉、红豆杉、高山松和青海东部的青海云杉等5个中国特有针叶树种树轮宽度对气候变化的敏感性进行了研究。这五5个针叶树种的年轮纹印清晰,伪年轮和丢年轮较少(麦秀云杉0.247%,飞水崖红豆杉0.202%),便于确定年代和量测宽度,用COFECHA程序对定年结果进行检验,证明交叉定年的结果是可靠的。统计分析结果显示,这5个中国特有种差值年表包含丰富的气候信息。相关分析显示,树轮宽度数据和气象数据有着显著的相关关系。5个树种对气候因子较为敏感的响应表明,它们是适于进行树轮气候学分析的树种;在树轮气候学的研究中具有很大的潜力和应用前景。     

基于树轮资料重建森林净初级生产力的研究进展

森林净初级生产力(NPP)反映了森林植被固定和转换光合产物的能力,表示了森林碳汇功能强度,也是评价森林植被的演替状况以及陆地生态系统承载力的主要指标。基于遥感、清查资料等方法估算NPP已经取得了一些进展,但传统的研究方法受限于观测(调查)年份,难以有效获取长时间尺度的区域森林种群或群落年际NPP。树轮资料较为有效地反映了历史时期森林植被的逐年生长状况,从而在估算高精度且长时间尺度区域森林种群及群落NPP中具有较大的优势。本文对利用树轮资料重建区域森林NPP的两种主要方法进行了总结,第一种方法主要是依据树轮资料提供的立木逐年生长量进行生物量以及NPP的估算;第二种方法则是利用树轮指数与其他植被指数的相关性间接反演过去时间段区域森林群落NPP的变化。上述两种估算NPP的方法均存在较多的限制性,未来利用树轮资料估算NPP的时空精度仍有待提高。     

阿尔泰山中东部西伯利亚落叶松生长量及其对气候变化的响应研究

利用阿尔泰山中东部两个样点(AYS、SYK)的西伯利亚落叶松(Larix sibirica)树轮资料,采用新疆西伯利亚落叶松一元材积式获得1969-2011年材积生长量序列。利用相关分析和回归分析等方法对生长量数据和气象资料进行分析,研究气温要素与生长量的关系及树木生长对气温和降水变化的响应。结果表明:近50 a来,西伯利亚落叶松材积生长量表现出显著增加趋势,且与生长季气温有较好的相关性;与当年6月降水量呈负相关趋势,8月降水量呈正相关趋势;生长季平均气温在19~20.9℃时,西伯利亚落叶松生长量最大;SYK样点西伯利亚落叶松生长对气温变化的敏感性高,气温每升高1℃生长量增加0.936 mm³·棵^-1;AYS样点西伯利亚落叶松生长对气温变化的敏感性较低,气温每升高1℃生长量增加0.661 mm³·棵^-1。     

哈萨克斯坦东北部310年来初夏温度变化的树轮记录

在哈萨克斯坦东北部的阿尔泰山南坡,位于森林上限的西伯利亚落叶松的树轮宽度对生长季初期温度敏感,且在近年来气候变暖的背景下对温度的响应较为稳定,可以作为该区域温度变化的良好替代材料.利用森林上限区的树轮资料,从树轮宽度中提取初夏温度信息,建立了树轮宽度年表与卡通卡拉盖气象站6月平均温度的转换方程,重建了这一区域310年来的初夏温度变化历史,重建方程的方差解释量达到42.7％.由于校准期较长,利用独立检验方法对重建方程进行检验,各项检验的参数表明重建方程是稳定可靠的.重建序列与相邻的中国阿勒泰地区西部和阿尔泰山北坡树轮反映的温度变化序列的冷暖阶段是一致的,其中19世纪的温度波动较为明显,持续时间最长的冷期(1842-1871年)和暖期(1872-1906年)都出现在这个阶段.重建温度序列存在11a左右的周期,与太阳活动的周期一致.     

Summer Moisture Variability in East Central Sweden Since the Mid-Eighteenth Century Recorded in Tree Rings

To make predictions of future climate it is necessary to understand the past climate—temperature as well as precipitation. While a wealth of temperature proxies exist from northern latitudes, there is still a lack of information about past precipitation variability. Here we present a 300‐year‐long tree‐ring width chronology from xeric‐site Scots pines (Pinus sylvestris L.) in Tyresta National Park, east central Sweden. Tree‐ring widths were compared to the long observed temperature and precipitation records from Stockholm during 1786–2000. Analyses of the climate/growth relationship showed that, in general, May–June precipitation had a dominating influence on pine growth. However, during dry periods, negative responses to June–July temperature were stronger, especially evident in the late nineteenth century. Periods of below‐average growth were associated with dry conditions in May–June, but occasionally periods of wet and cool summers also produced narrow rings. Periods of above‐average growth were linked to wet, but sporadically also cool and dry, early summers. The years between 1815 and 1833 appear to be particularly dry in the 300‐year context. Since growth anomalies are found in other Swedish drought‐sensitive tree‐ring chronologies during this period, it is likely that this dry period had a regional extent. This is the first tree‐ring chronology from southern Sweden that provides multi‐century information of past summer drought and moisture variability with high resolution and the study will add important information regarding past climate variability in southern Sweden.     

树木年轮资料的可靠性分析——以陕西华山松为例

依据陕西华山的华山松树木年轮宽度、最大密度与最小密度年表，以及对树木生长模拟结果，本文分析了树木径向生长对气候因子（气温和降水）的响应状况。结果表明树木年轮生长的多种指标均能相互印证，并具有生理学意义，从而证实了它们作为气候变化的代用资料是可靠的。这不仅强调了树木年轮多途径分析的必要性，而且为重建过去气候变化提供了依据。     

The impacts of climate change on the Neolithic cultures of Gansu-Qinghai region during the late Holocene Megathermal

The Holocene Megathermal is divided into early, middle and late periods, each having different impacts on the Neolithic cultures due to their different climate changing trends. This study is based on a comparative analysis of the environmental evolution information recorded in the Qinghai Lake, the western edge of the Loess Plateau and Zoige and the spatial distribution of Neolithic sites of the Gansu-Qinghai region. Results show that the early and middle periods towards warm and humid promoted the development of Neolithic cultures with agriculture as the main sector in the Gansu-Qinghai region, furthermore a heyday of Yangshao Culture prosperity emerged. The Holocene entered the late period after the cold climate event at 5.9 ka BP in the Gansu-Qinghai region. Later the climate began to turn cold. However, at the 5.8–4.2 ka BP a relatively stable warm and humid climate created the conditions for the development of Majiayao Culture of the Neolithic Age in this region, thus the distribution of its cultural heritage sites expanded towards high altitudes and high latitudes. From 4.2 ka BP onwards, the climate became cold and dry, which had a significant influence on the Neolithic cultures of the Gansu-Qinghai region, leading to a dramatic change in the cultural characters and spatial distribution of Qijia Culture around 4.2 ka BP. After a nearly 300 years of cold and dry period, the unified Neolithic farming culture completely collapsed. Afterwards an industrial division of animal husbandry and farming and regional multiple cultures formed, and ultimately led to the end of primitive society and the starting of a civilized society.     

雪岭云杉树轮宽度对气候变化的响应

利用新疆伊犁地区雪岭云杉的6个树轮宽度年表 ,通过相关分析的方法,分析不同地形条件下雪岭云杉树轮宽度对于气候要素的响应。统计分析表明,雪岭云杉对气候变化比较敏感,在北天山南坡的森林下限,雪岭云杉生长与生长季7~8月降水关系显著;在南天山北坡的森林下限,雪岭云杉生长对生长季前11-次年1月最低温度存在显著正相关。地形对雪岭云杉与气候要素之间的关系影响较大,在南天山北坡,由于森林上下限树木抗寒性的差异,森林下限树木生长对温度的响应强于上限树木;南北坡引起的降水量水平的差异,使得天山不同坡向的树木生长响应不同的气候要素。     

采用树木年轮资料重建山东沂山地区200多年来的湿润指数*

在中国,尤其在中国西北部地区,树轮年表是古气候信息的一个重要来源.由于某种原因,中国东部地区少有树轮研究工作.该文通过运引ARSTAN程序,建立并研究了山东境内沂山地区的树轮主年表(1750～1992).树轮和气候要素的响应面分析得出沂山地区的树轮生长和温度降水呈非线性相关,因此使用传统方法重建单个气候因子是不合理的.通过响应函数和回归分析,5月至8月份的湿润指数(P/T)被确定为重建对象,该湿润指数值代表了温度和降水对树轮生长的共同影响,且相关性很高,远超过信度检验.利用线性回归方法,获得重建湿润指数的预报方程,用树木年轮年表重建了自1750年以来的沂山地区逐年5月～8月湿润指数的变化.分析了沂山地区湿润指数重建的可靠性.     

INFLUENCE OF CLIMATE AND CLIMATE ANOMALIES ON NORWAY SPRUCE TREE-RING GROWTH AT DIFFERENT ALTITUDES AND ON GLACIER RESPONSES: EXAMPLES FROM THE CENTRAL ITALIAN ALPS

Climate change and climate anomalies are inducing strong variations in the high‐mountain environment, driving the responses of physical and biological systems differently. This paper assesses tree‐ring growth responses to climate for two Norway spruce (Picea abies (L.) Karst.) sites at different altitudes from an Ortles‐Cevedale Group (OCG; internal zones of the Central Italian Alps) valley site and reports some examples of climate impact on glacier dynamics in the OCG in recent decades. Growth–climate relationships between tree‐ring chronologies and meteorological data were established by means of Pearson's correlation and response functions. In the high‐altitude chronology we found a strong signal of July temperatures, whereas the low‐altitude chronology also contained a signal of summer precipitation. Climate anomalies occurring in these months proved to influence tree growth at the two sites differently. In summer 2003 extreme climatic conditions established over Europe and the Alps, strongly affecting physical and biological systems. Spruce responses to the climate anomaly of 2003 were more evident with a one‐year lag. The high‐altitude site profited from the warmer growing season, whereas trees at the low‐altitude site experienced water stress conditions and their growth was strongly inhibited also in the following year. Glacier mass loss in the OCG in 2003 was the highest since yearly measurement started. The examples reported confirm the strong and even divergent variations affecting the Alpine environment, induced by recent climate change.     

树轮密度对气候的响应及重建研究进展

树轮密度是重建过去气候变化的重要代用指标。过去几十年,国内外学者针对树轮密度开展了大量的研究工作,取得了丰硕的成果。论文收集了国内外有关树轮密度的研究文献,从树轮密度对气候变化的响应和气候重建等方面进行了概述。尽管树轮密度对气候变化的响应可能受到样点的地理位置、地形(如海拔、坡向等)、树种等因素的影响,但湿冷地区树轮晚材最大密度能较好地反映生长季或生长季末期温度变化;而干旱地区的早材平均密度能揭示生长季早期的降水变化。因此,目前大多数研究以重建生长季或生长季末期温度为主,也有重建降水量、海平面气压变化的案例。此外,重建方程的方差解释量存在空间和树种间的差异,但这些差异需要更多的研究工作加以验证。最长的重建序列来自于欧洲,长达2018 a;国内基于树轮密度重建的最长温度序列来自于西南地区,长达449 a。另外,树轮密度序列在对温度响应的分异性问题以及评估强火山喷发的降温效应方面还存在争议。其争议源于树轮密度与温度关系还受到其他环境变量与人为因素的影响,因此今后研究还需关注树轮密度与降水、光照等其他气候变量的关系,同时也要注重树种、海拔、实验方法等非气候因子的影响。     

黄河流域两类取样环境的树木年轮生长量订正分析*

黄河流域存在着两类不同的树木年轮取样环境。在典型的取样环境中,树木生长多遵循缓慢递减的规律,作生长量订正时,可采用传统的树木年轮学订正方法。在非典型的取样环境中,树木生长形式较为复杂,可引进新的分析途径,包括多项式函数和样条函数的应用。随样本环境的不同,各类订正分析的可适用性亦有差异。     

黄河流域两类取样环境的树木年轮生长量订正分析

黄河流域存在着两类不同的树木年轮取样环境。在典型的取样环境中,树木生长多遵循缓慢递减的规律,作生长量订正时,可采用传统的树木年轮学订正方法。在非典型的取样环境中,树木生长形式较为复杂,可引进新的分析途径,包括多项式函数和样条函数的应用。随样本环境的不同,各类订正分析的可适用性亦有差异。     

基于决策树的戈壁信息提取研究

 戈壁是我国西北干旱地区的一种主要地表景观类型。由于戈壁所处地带自然条件恶劣,人烟稀少不便于实地调查研究的开展,所以目前关于戈壁的研究资料非常少。本文以戈壁典型分布区内蒙古自治区额济纳旗为例,以Landsat TM遥感影像以及30 m DEM作为基本数据源,首先借助DEM数据,在GIS中,提取出非戈壁分布区,然后,在分析不同典型地物光谱特征基础上,建立基于知识的决策树信息提取模型,利用该模型实现了侵蚀型戈壁与堆积型戈壁信息的自动提取,戈壁信息提取总体精度达到91.57%,研究为使用遥感影像快速获取戈壁信息提供了技术支持。     

黄柏山树轮生长对气候因子的响应及模拟

利用大别山西部的3个黄山松（Pinus taiwanensis Hayata）树木年轮采样点的样本,建立3个标准年表,其特征值都表明黄山松树木年轮宽度中含有较高的环境信息;年表间相关密切,区域主要受气候因子影响、南北差异显著;年表与气候因素的相关也显示不同环境生长的黄山松差异性要大于共性;同样多元线性回归也确定该研究区影响树木生长的主导因子为前一年10月的均温,而前一年8月的降水同样起着非常重要的作用。不同要素的模拟结果有较好的一致性,但极端气候条件下树木的生长差异显著。     

气候变化下基于物种与植物耦联机制的小白额雁(Anser erythropus)潜在生境及适宜性研究--以长江流域中下游为例

气候变化和人类活动通过改变物种生境而影响物种多样性。小白额雁是长江流域中下游的一种具有较高生态价值的食草型濒危候鸟,受气候变化和人类活动威胁。本文以小白额雁为代表性物种,定量分析了气候变化对长江流域中下游候鸟潜在生境及适宜性空间分布格局的影响。采用Maxent模型模拟了当前情景和全球环流模型(GCMs)气候场景下小白额雁潜在生境及其适宜性分布。研究结果表明,小白额雁分布特征与其栖息地周边植物分布呈显著相关关系;运用Maxent模型模拟小白额雁六种主要食源植物的分布特征,并将其结果作为环境变量,将显著改善小白额雁潜在生境及其适宜性模型的模拟性能;在两种典型浓度情景(RCP 2.6和RCP8.5)下,2070年小白额雁潜在生境适宜性面积将下降。为应对气候变化对小白额雁的影响,应采取更加合理的管理措施和保护政策,包括调整保护区的大小、形状和用途。     

青海沙利克山祁连圆柏千年树轮宽度序列的变化特征

利用功率谱、奇异谱和小波分析等方法对在青海沙利克山建立的两条祁连圆柏 (Sabi naprzewalskiiKom )千年树轮宽度序列进行了变化特征的分析 ,发现在低频变化上都存在2 0 0年的最显著周期和百年左右的显著周期 ;各种周期存在不同的演变特征 ,2 0 0年周期在15～ 17世纪最为盛行 ,百年左右的周期变化自 18世纪初以来较为突出。 15世纪下半叶是轮宽序列千年来最突出的低值期 ,它主要体现了 2 0 0年周期的变化 ,而 2 0世纪后期的高值区则主要是百年左右周期变化的作用。轮宽序列的低频变化与太阳活动的长期变化之间存在较好的对应关系 ,说明祁连圆柏年轮宽度序列所指示的气候低频变化可能受太阳活动的影响。     

Longleaf Pine (Pinus palustris Mill.) Morphology and Climate/Growth Responses Along a Physiographic Gradient in North Carolina

Geographic differences in tree morphology and climate and growth responses of longleaf pine have been documented, yet how these differences vary at a larger scale has not. In this study, we documented changes in tree morphology and climate and radial growth responses of six longleaf pine (Pinus palustris Mill.) stands in three physiographic regions in North Carolina. We sampled from more than fifteen trees per stand and compared site- and regional-level total and latewood ring width values to temperature, precipitation, and drought. All morphological characteristics expressed a strong west–east gradient. Climate and radial growth response was strongest for the Sandhills region and then Piedmont and Coastal Plain regions. The distinct morphological characteristic gradient did not covary with climate and radial growth response, suggesting that additional environmental influences affect needle length, trunk diameter, and height.