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。     

利用树木年轮资料重建祁连山中段春季降水的变化

春季降水是祁连山中段树木生长的主要限制因子,利用树木年轮宽度指标重建了祁连山中段230年的春季降水序列,发现祁连山中段230年来经历了大幅度长阶段的干湿变化,干湿时段与西北实际的旱涝情况比较 合,而且与横断山区,华山的研究结果一致。说明祁连山中段春季降水,特别是异常的干湿变化,具有较大范围的代表性,至少记录了西北地区的干湿变化历史,从咖一个侧面证实了重建序列的可靠,另外,20世纪初期到40年代的少雨以及20世纪40年中期到60年代的多雨与我国东部地区降水量的变化趋势比较一致,说明祁连山中段的春季降水可能和北半球或更大范围的气候背景有密切的关系,奇异谱分析结果分析,祁连山中段230年来的春季降水具有明显的69年长周期和21年短周期。     

甘肃榆中200年来春季气温的变化

对祁连山东段余脉半湿润气候区内的树木生长对气候因子的响应关系进行了研究,利用树轮宽度指数分析了200 a来甘肃榆中春季气温的变化特点。响应结果发现年轮宽度指数与春季气温显著相关,达到0.01显著性水平。200 a来春季气温经历4次冷期和3次暖期,以暖期为主,而且冷暖变化具有60 a和15 a周期。另外,冷暖变化趋势与西藏、横断山区的气候变化比较一致。     

美国西部近8000年来树木年轮重建降雨量序列中的气候突变

1 IntroductionThe U niversity of A rizona Laboratory of Tree-Ring Research collected tree-ring sam ples from anum ber of long-lived trees, dating back thousands of years, from eight states in the w esternU nited States. H ughes and G raum lich (1996) pres…     

树木年轮记录的天山北坡中部过去338 a降水变化

 利用位于天山北坡中部9个气象站的降水资料与采自该地区的21个树木年轮年表序列进行分析。结果表明,9个气象站上年8月到当年7月的平均降水量与树木年轮标准化年表具有很好的相关性,最高单相关达到0.612（P<0.0001）。分析发现,生长季前期及春材形成期的降水变化对天山山区树木年轮径向生长量起着决定性作用。用四工河东白杨沟、呼图壁河赛热克巴依萨依、呼图壁河希热克久热特、四工河西白杨沟、奎屯河兰能果尔南5个标准化年表较好地重建了天山北坡中部近338 a来上年8月到当年7月的降水量,重建方程的方差解释量达到60.0%,经过统计检验和历史资料验证,表明重建序列是可靠的。对过去338 a天山北坡中部降水变化的特征分析表明,近338 a间,天山北坡中部降水大体经历了8个偏干和8个偏湿阶段,偏湿年份与偏干年份基本持平。最长的偏干阶段是1705—1750年,最干旱的阶段为1960—1989年,最干旱年份是1796年、1944年和1974年,降水偏少程度均大于27%;最长的偏湿阶段是1917—1959年,1690—1904年间为降水最为丰沛的时期。天山北坡中部338 a降水具有两年左右的变化准周期,在1751年发生了明显的由少到多的突变,在1958年前后发生了明显的由多到少的突变。     

柴达木东缘山地千年祁连圆柏年轮定年分析

针对中国干旱区生长的树木缺失轮和伪轮多等具体情况,及常规树轮定年方法应用于中国干旱地区时所遇到的问题,本文以柴达木盆地东缘山地上生长的千年祁连圆柏树轮定年工作为例,详细探讨了在中国干旱地区建立树轮定年年表的方法体系及技术路线,对常规的工作方法提出新的改进。这包括：采样中要采集不同树龄、不同小生境且大复本量的样本;交叉定年工作要按一定的工作程序;安放缺失轮时要同时考虑窄轮和宽轮变化的一致性;用多种方法对定年和轮宽量测值进行检验等。这些方法的具体应用有助于在中国干旱地区建立定年准确、千年尺度的树轮年表。     

树木年轮对塔里木河生态环境变迁的印证

树木年轮是全球变化研究中获取过去气候环境演变数据的重要载体,具有定年准确、连续性好、分辨率及重建精度高等优势。通过单调趋势检验塔里木河上中游径流量与胡杨年轮的趋势变化情况,将树木年轮与历史文献记载相结合,分析塔里木河下游树木年轮对水分供给的响应情况,印证胡杨年轮对河道改道事件响应的准确性。结果表明：（1）1957—2010年,塔里木河上中游胡杨径向生长量在时间序列上逐渐下降,与径流有着相同的变化趋势,且下降趋势显著;（2）下游年轮标本显示1913-2000年胡杨径向生长量整体下降,1973-2001年更加明显而达到近100年最低水平,拉依河的形成、改道、重归故道等与历史文献记载相同;（3）生态输水工程的开展改善了下游生态环境,这从下游胡杨年轮上得到了验证,但近15年的生态输水远未使下游胡杨年轮生长量达到1920年以前的水平,说明目前的生态输水对荒漠河岸林的恢复能力也是有限的;（4）在胡杨年轮对水资源的响应分析中,小波分析方法与历史文献记载得出了相同的结论。     

基于树木年轮宽度重建塔里木盆地西北缘水汽压变化

利用新疆阿合奇县以南黑尔塔格山区的天山云杉树木年轮宽度资料,基于树轮宽度指数与阿合奇气象要素的相关分析发现该树木径向生长主要受水分条件限制。选择相关系数较高且生理意义明确的时段和要素,建立了树轮宽度标准年表与阿合奇上年8月至当年6月的平均水汽压的线性转换方程(R²=66.4%,R_adj²=65.1%,p<0.001)。器测资料线性趋势分析表明,近56年来阿合奇的降水和水汽压呈一致的上升趋势。阿合奇1656-2012年的水汽压序列经历了4个偏干阶段(1666-1689年、1722-1749年、1820-1880年、1909-1988年)和4个偏湿阶段(1688-1721年、1750-1819年、1881-1908年、1989-002年)。在95%的置信水平上,重建序列存在显著的56.8 a、13.4 a、10.7 a、6.9 a、5.4 a、4.3 a、3.8 a和2.6 a的周期,其56.8 a的低频周期和6.9 a的周期对应天山山区的树轮重建序列中记录的周期特征。滑动T检验发现了显著性水平达到 0.001的6个突变年份(1720年、1827年、1910年、1751年、1874年、1988年)。重建序列中1988年水汽压增加的突变和1989年以来的偏湿阶段与中国西北(特别是天山山区和南疆西部)20世纪80年代以来增湿过程对应。阿合奇的水汽压重建序列与天山山区和阿克苏的降水记录的干湿阶段一致,但与同位新疆南部天山山区中部巴仑台的干湿阶段并不对应。     

祁连山中部树木年轮宽度与气候因子的响应关系及气候重建

研究了祁连山中部不同海拔高度青海云杉的树轮宽度对气候因子的响应,重建了祁连山中部 230 a以来春季3~5月的降水和 170 a以来夏季6~8月的气温序列。结果分析发现,不同高度的云杉树轮生长对春季降水极为敏感,呈现显著正相关;对夏季气温的响应程度,各海拔高度却不相同,夏季气温对上、下限云杉生长有显著影响,但对于森林中部云杉作用并不明显,总体表现为负相关,夏季高温对树木生长不利。气候重建结果发现,祁连山中部的春季230 a以来经历了大幅度长阶段的干湿变化,存在明显的 69 a和 21a周期;170 a以来夏季气温变化频繁,存在明显的2~4a周期。目前,祁连山中部正处于相对干旱和温暖时期,呈现出向暖干方向发展的趋势。     

采用高山松最大密度重建川西高原近百年夏季气温

川西高原高山松树轮宽度及最大密度分析结果表明,最大密度年表和宽度年表中可提取的气候信息是不同的,在温暖、水分条件适中的地区,采用树木密度指标分析气候要素的变化是有效的途径。树轮宽度主要受5月降水影响,和西南季风活动有关;而最大密度主要指示了夏季(6￣9月)温度。利用转换函数重建了川西高原近百年来夏季(6￣9月)温度,重建序列的方差解释量为51%,(F=52.099,p<0.0001)。重建序列显示川西高原,30年代之前为偏冷期,30年代到60年代为偏暖期,与四川地区近百年的冷暖时期比较一致。与平原地区的成都相比,高原的升温转折点提前3年,表明高原地区对气温变化的响应更为敏感,川西高原地区可能是四川省气候变化的先兆地区。1983年以后川西高原地区夏季温度呈明显的上升趋势,20世纪90年代夏季温度的滑动平均为近百年的最大值,但在90年代初期仍处于均值线以下,表现为凉夏;90年代后半期表现为夏旱。     

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。     

柴达木盆地东缘祁连圆柏轮宽序列标准化

Standardization is one of the important procedures in dendroclimatology. We used abundant Qilian juniper （Sabina przewalskii Kom.） tree-ring samples from the eastern margin of the Qaidam Basin to develop a new standardization method, i.e. total growth curve （TGC）. The samples that contained the complete pith and reached to the growing culmination around the 40th-60th year were used to fit TGC, and the generalized negative exponential function was used to fit the curve. Usually, most cores cannot reach the arboreal pith for some reasons and it is difficult to determine the arboreal cambial age. The empirical model of initial radial growth （IRG） was employed to estimate the number of rings missing from the pith by the same data and IRG model explained 90.9% of the variance. When developing the chronology, the cambial ages of cores that contained the complete pith were regarded as beginning from the first year and others were determined by the numbers of missing and included rings in the core. Standardization was accomplished by dividing each tree-ring series by corresponding TGC. The chronologies developed by TGC can retain more low-frequency variational information and TGC helps to develop more reliable tree-ring width chronology.     

Standardization of Qilian Juniper ring-width series in the eastern margin of the Qaidam Basin

Standardization is one of the important procedures in dendroclimatology. We used abundant Qilian juniper (Sabina przewalskii Kom.) tree-ring samples from the eastern margin of the Qaidam Basin to develop a new standardization method, i.e. total growth curve (TGC). The samples that contained the complete pith and reached to the growing culmination around the 40th–60th year were used to fit TGC, and the generalized negative exponential function was used to fit the curve. Usually, most cores cannot reach the arboreal pith for some reasons and it is difficult to determine the arboreal cambial age. The empirical model of initial radial growth (IRG) was employed to estimate the number of rings missing from the pith by the same data and IRG model explained 90.9% of the variance. When developing the chronology, the cambial ages of cores that contained the complete pith were regarded as beginning from the first year and others were determined by the numbers of missing and included rings in the core. Standardization was accomplished by dividing each tree-ring series by corresponding TGC. The chronologies developed by TGC can retain more low-frequency variational infor-mation and TGC helps to develop more reliable tree-ring width chronology.     

柴达木盆地中部与西南部古沙丘的光释光年代学研究

青藏高原东北部的柴达木盆地广泛分布着风成沉积,其中古沙丘主要分布在盆地东部、中部三湖区和西南缘。柴达木盆地中部和西南部两处古沙丘集中分布区靠近柴达木盆地盐湖区,与盐湖的演化有着密不可分的联系,但是这些古沙丘的形成时代至今没有具体研究。本文应用光释光定年的单片再生剂量法对这两个区域典型的古沙丘进行了风成砂沉积年代测定。结果显示研究区古沙丘的堆积开始于约4~3 ka,并延续至0.5 ka之后被固定,其形成与柴达木盆地晚全新世气候的干旱和盆地内湖泊退缩引起的砂源增加有关;古沙丘下伏的河流相沉积物形成于末次冰消期（12.6±0.8 ka）。古沙丘的固定事件对应青藏高原东北部的冰川前进期,冰川前进期的低温条件可以引起盆地内蒸发量下降和有效湿度相对增加,从而促使植被条件改善并最终使沙丘固定。     

中国东北夏季温度年代际变化特征

东北地区夏季温度变化主要有4个独立模态,其中EOF1呈全区一致型为第一模态,占总方差贡献的72%左右,其时间系数呈现多年代际尺度变化;其他3个模态仅分别占总方差贡献的10%、4%和3%,表现出受海洋、地形及纬度差异的影响,呈南北向、东西向和山脉与平原地区的反向异常分布型;突变和小波分析进一步揭示EOF1模态的多年代际尺度变化具有突变性质,2007~2010年受20 a左右周期影响,东北地区温度变化全区一致的模态时间系数处于负值为主的阶段,值得关注。东北地区夏季温度变EOF1模态与北半球500 hPa高度场和对流层中上层纬向风场(西风急流)在30oN~40oN呈环球尺度带状显著正相关分布,在东北亚地区纬度较高,可达60oN附近,而且该区500 hPa高度场与东北夏季温度EOF1模态多年代际变化近于同步。EOF1模态与靠近亚洲大陆沿岸和西太平洋暖池(包括印度洋的中部和北部)、南太平洋环澳大利亚、靠近北美大陆及北大西洋北部的漂流区和北赤道漂流区的海表温度存在显著的同步正相关,而与太平洋海表温度的年代际振荡模态亦有较显著的正相关;表明东北地区夏季温度的EOF1模态与北半球海-气系统多年代际变化联系密切,同时也受到全球变暖的影响。     

1982-2015年柴达木盆地不同流域植被气候响应差异

基于1982-2015年生长季（5~10月）GIMMS-MODIS融合数据、气象数据,利用一元线性回归和相关分析等方法研究柴达木盆地及各流域植被NDVI的时空演变及其与气候要素的关系。结果表明：（1）柴达木盆地植被整体上趋于改善,NDVI与气温和降水呈显著正相关。（2）盆地内各流域NDVI呈现不同程度的增长趋势,区域气候差异明显,盆地东部NDVI平均值与气温和降水的关系表现为以1989年和2002年为转折点的3段式特征,而盆地西部呈现出以1994-1995年为节点的2段式特征。（3）盆地东西部植被对气候要素响应的差异性显著,这可能与高原季风、西风环流及下垫面等因素有关。     

Climate Response Analysis of Pinus massoniana Tree-Ring Chronology in Shuangpai County,China

The formation of tree-rings is closely related to climate variation. This paper establishes the tree-ring chronology of Pinus massoniana for a period of 36 years and examines the relationship between the tree-ring chronology and climatic conditions based on tree-ring width samples from three sites on the northeast slopes of Yangming Mountain. This data is used to study the relationship between the tree-ring width of a young tree and climatic conditions in a moist hilly region of southern China and to understand the general pattern of climate variation and its effects on tree growth in the past in this region. The results indicate that changes in tree-ring widths in these sites are closely related to local climatic conditions. There is a significant positive correlation between the radial growth of Pinus massoniana and the mean temperature of the current year from January to May (coefficient of correlation, R, is 0.596, P<0.01) and the mean temperature of the previous year from June to July (R is 0.639, P<0.01). The radial growth of Pinus massoniana is negatively correlated with the total precipitation of the previous year from January to March and November to December (R is -0.46, P<0.05) and negatively correlated with the total precipitation of the previous year from June to July (R is -0.582, P<0.05). The effect of precipitation on the radial growth of Pinus massoniana is known as the “hysteresis effect”.     

柴达木盆地风沙地貌区风况特征

利用自动气象观测仪所记录的1年风速数据,计算并分析了柴达木盆地风速、风向及输沙势等风况特征的时空变化。结果表明:该区风速最大值出现在春季,最小值出现在冬季,季节变化明显,且在空间上表现为自西北向东南递增的趋势;起沙风风向以NW、WNW为主,主风向和次风向的组合在空间分布上存在明显不同,风况与沙丘类型比较吻合;常年以稳定的西北气流为主,东南气流所占比重小,仅出现在夏季;柴达木盆地整体属于中风能环境,一年中风沙活动最强烈的季节为春季,风沙活动强度由西北向东南逐渐增强。