利用树木年轮重建阿勒泰地区1572—2014年初夏平均温度

利用阿勒泰地区3个高海拔西伯利亚落叶松(Larix sibirica)采样点的树轮样本,建立树轮宽度区域标准化年表(DKH).通过相关普查发现,DKH年表与阿勒泰地区7个气象站当年6月平均温度显著相关,相关系数为0.705(P<0.00001),表明6月平均温度是影响树木年轮径向生长的主要气候限制因子.用DKH年表可较...     

用树木年轮重建阿勒泰东部6-7月平均温度序列

 利用采自阿勒泰中东部地区8个树轮采样点的西伯利亚落叶松树轮资料,建立宽度年表。分析这些年表与气候要素的相关性发现,标准化年表序列与该地区青河气象站6—7月的月平均气温存在显著的正相关关系,最高单相关为卓勒萨依ZLS年表,相关系数为0.555（P＜0.0001）,且具有明显的树木生理学意义。用卓勒萨依t和卓勒萨依t+3两个树轮标准化年表序列,可较好地重建该地区过去394 a来6—7月月平均气温序列,交叉检验表明,重建方程稳定可靠。分析发现,阿勒泰东部地区394 a来的气温重建序列具有7个偏冷和7个偏暖阶段,和2.7~3.7 a,43.7 a,52.4 a的显著冷暖变化准周期。月平均气温重建序列存在10个突变点,其中在1669年,1714年,1762年,1802年和1939年前后为初夏月平均气温由低向高突变,而在1691年,1732年,1781年,1919年和1963年前后是自高温向低温突变。     

用树木年轮重建伊犁南天山北坡西部的降水量序列

根据采自伊犁地区南天山北坡11个采点的树木年轮样本,建立了每个采点的3种年表。通过单相关普查发现,标准化树轮年表序列与当年1~5月的降水显著相关。分析表明该时段降水与树木年轮生长呈正相关具有明确的树木生理学意义。利用新源上限(XNAUt)、昭苏上限(ZUt、ZUt 2)和特克斯下限(TLt)4个标准化树轮年表序列可较好地重建该区域在该时段的降水量。经交叉检验,所得重建方程是稳定可靠的,重建的降水序列是可信的。通过分析发现:伊犁地区南天山北坡300年以来1~5月的降水大致经历了6个偏湿阶段和6个偏干阶段;有2.0~2.8年、24.8年、28.3年、33年、99年的变化准周期;在1909年发生由多向少的突变;1740年、1870年发生由少向多的突变,其中又以1870年前后的突变最为明显。     

利用树木年轮重建公元1639—2013年青南高原5~9月相对湿度变化

利用采集自青海省杂多县昂赛乡分布的大果圆柏建立树轮宽度差值年表（RES）。相关分析结果表明：青南高原5~9月平均大气相对湿度与树轮宽度差值年表具有显著的正相关关系,相关系数达0.65（建模期,1969-2013年）。利用差值年表重建了青南高原过去375 a的5~9月平均相对湿度变化序列,重建方程方差解释量达42.3%,且方程稳定。在重建的375 a中,显著的偏湿阶段有5个：1694-1710年、1753-1778年、1830-1847年、1892-1908年和1978-1989年;显著的偏干阶段有8个：1646-1673年、1682-1693年、1711-1731年、1735-1752年、1796-1809年、1817-1829年、1848-1861年和1873-1886年。采用多窗谱分析（MTM）发现,重建序列具有28~30 a的长周期,6~9 a和2~5 a的短周期。此次重建序列与其他一些能反映青藏高原地区干湿状况的树轮重建序列在低频上存在较好的一致性,而且与同期相关格点夏季帕尔默干旱指数（MADA）在公共区间（1639-2005年）的相关系数达0.489（P<0.001,n=367）,进一步证明了本文重建序列的准确性。     

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。     

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。     

利用树木车轮资料重建西藏中部过去气候的初步尝试

为较可靠地利用年轮气候学方法重建过去气候，本文依据西藏中部，四个经过合适取样和精确定年的树木年轮年表，首先确立了它们各自生长状况对气候要素的响应函数，进一步明确年轮宽度与气候变化的关系。接着，选择可被重建的气候因子，并建立包括前期生长在内的、经过正交变换的转换函数，达到重建过去气温和降水的目的。此外，还划出不同的校准期和验证期，采用统计方法和其它类型代用资料进行检验。     

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。     

基于胡杨年轮重建黑河下游近100年春季径流量

在建立近100年来额济纳旗胡杨年轮年表的基础上,将标准年表(STD)的年轮宽度指数与黑河正义峡水文站径流量进行相关分析,结果表明年轮宽度指数与春季径流量负相关最显著,相关系数为-0.642。利用多元线性回归方程,重建了黑河下游(正义峡)近100年来的春季径流量,并用逐一剔除检验法进行了方程稳定性检验。统计检验参数表明估计序列与实测序列较为相近,残差缩减值RE和平均有效系数CE为0.419,乘积平均值t为4.949,符号检验超过95%的置信度,重建方程稳定可信。根据转换函数重建的近100年来春季径流量中,最大春季径流量为93.03m3/s,最小为37.99 m3/s。Morlet小波分析和功率谱周期分析表明,春季径流量存在3.3年的显著周期变化。     

祁连山大野口流域森林空间结构及水源涵养功能

林分空间结构及其水源涵养功能关系一直是森林生态水文学研究的热点.我们在祁连山大野口流域选取林分空间结构、林冠截留和河川径流等监测样地,采用特征参数统计分析、多度分析和相关系数分析等方法,研究了林分空间结构因子及其水源涵养功能之间的关系.结果表明:(1)祁连山大野口流域49块样地的2 819株青海云杉(Picea crassifolia)的胸径、树高、冠长、冠幅、冠幅面积的分布曲线比正态分布平缓,树龄、胸径断面的分布曲线比正态分布剧烈;径级从1～5 cm到26～30 cm、高度级从2～4 m到18～20 m、冠长级从2～4 m到12～14 m、冠幅级从2～4 m到4～6 m,其多度分别为89.4%、94.4%、77.8%和82.7%.(2)林冠截留年总量和平均截留率分别为139.1 mm和35.28％;(3)从相关系数分析来看,海拔对树高影响较大,对冠长影响较小,与其他因子不相关;坡向对冠幅影响最大,对冠长、树高影响较小;坡度对这些因子几乎没有影响.径级与多度、冠长与多度均符合三次多项式关系;胸径与树高、冠长、冠幅、树龄符合线性多元回归函数;雨量级与林冠截留率呈反比.本文可为流域林分空间结构特征与水源涵养功能之间的机理研究提供基础数据和参考资料.     

1962-2016年阿勒泰地区风速变化分析

利用阿勒泰地区6个气象站点1962-2016年平均风速日值数据资料,采用滑动趋势分析、Mann-Kendall突变检测、Molet小波分析、ArcGIS中插值等方法,研究近55 a来阿勒泰地区平均风速的变化趋势。分析表明：（1）阿勒泰地区风速整体呈显著下降趋势,平均以0.021 1 m·s^-1·a^-1的速率逐步降低,四个季节风速变化趋势与全年一致,其中,夏季下降最突出,递减率为-0.025 4 m·s^-1·a^-1。（2）平均风速空间分布差异明显,总体表现为自西向东逐渐降低。（3）Molet小波分析显示,全年及四个季节平均风速变化均存在25~28 a变化周期,春、夏、秋、冬季表现强弱不同,体现出季节性差异。（4）全区年平均风速于1990年发生突变,但不同季节突变年份存在较大差异,春季、夏季和秋季平均风速突变分别发生在1994年、1993年和1990年,而冬季发生在1983年。（5）城市化进程不是风速显著降低的关键原因,相对于城市化进程,大气环流的变化可能是引起阿勒泰地区风速降低的关键因素。     

新疆阿勒泰地区的生态环境问题及解决对策

新疆阿勒泰地区的生态环境从上世纪50年代至今经历了曲折的变化过程,但是总体来说该区生态环境一直在退化,只是在不同时期其退化的速度有所不同。虽然目前阿勒泰地区的生态环境恶化趋势有所减缓,但是曾经导致阿勒泰地区生态环境退化的问题并没有完全得到解决。纵观从1950年代至今的生态环境变化,阿勒泰地区的草场退化、森林资源剧减、耕地次生盐渍化、沼泽化、土地沙漠化、河流水量减少、虫鼠灾害及工矿对环境破坏等生态环境问题及其形成原因在我国的西部具有较强的代表性,因此本文试图通过回顾阿勒泰地区生态环境问题和恶化过程,分析其生态环境恶化的原因,并探寻在科学发展观指导下的可持续发展对策。     

阿勒泰地区植被覆盖度及ET对气温变化的响应

研究气温对植被覆盖度和ET (Evapotranspiration,ET)的影响,对干旱区应对气候变化、维系生态系统稳定具有重要意义。基于阿勒泰地区及周边7个气象站,CRU数据集中的气温数据及MODIS ET数据,采用Mann-Kendall非参数检验、植被盖度反演等方法,对阿勒泰地区气温变化对植被覆盖度及ET的影响进行了研究。结果表明：（1）在1901—2016年过去的116 a间,阿勒泰地区年平均气温以0.18 ℃·(10 a)^-1速率增加,在1982年由突变前的2.2 ℃增加到突变后的3.5 ℃。（2）2000—2017年阿勒泰地区植被覆盖度变化的空间差异明显,植被覆盖度增加的面积与降低的面积总体相当;全区66.71%的区域植被覆盖度变化与气温呈负相关,而呈正相关的比例仅占18.55%,且全区气温变暖而盖度降低区域的占比达31.71%。（3）2000—2016年阿勒泰地区ET总体呈降低趋势,整个区域61.65%的面积温度降低、ET降低,而19.92%的区域表现为温度增加而植被ET降低。     

Quantitative Assessment of the Effects of Climate Change and Human Activities on Grassland NPP in Altay Prefecture

Grassland degradation in Altay Prefecture is of considerable concern as it is a threat that hinders the sustainable development of the local economy and the stable operation of the livestock industry. Quantitative assessment of the relative contributions of climate change and human activities, which are considered as the dominant triggers of grassland degradation, to grassland variation is crucial for understanding the grassland degradation mechanism and mitigating the degraded grassland in Altay Prefecture. In this paper, the Carnegie-Ames-Stanford Approach model and the Thornthwaite memorial model were adopted to simulate the actual net primary productivity (NPP_A) and potential net primary productivity (NPP_P) in the Altay Prefecture from 2000 to 2019. Meanwhile, the difference between potential NPP and actual NPP was employed to reflect the effects of human activities (NPP_H) on the grassland. On this basis, we validated the viability of the simulated NPP using the Pearson correlation coefficient, investigated the spatiotemporal variability of grassland productivity, and established comprehensive scenarios to quantitatively assess the relative roles of climate change and human activities on grassland in Altay prefecture. The results indicate three main points. (1) The simulated NPP_A was highly consistent with the MOD17A3 dataset in spatial distribution. (2) Regions with an increased NPP_A accounted for 70.53% of the total grassland, whereas 29.47% of the total grassland area experienced a decrease. At the temporal scale, the NPP_A presented a slightly increasing trend (0.83 g C m^?2 yr^?1) over the study period, while the trends of NPP_P and NPP_H were reduced (?1.31 and ?2.15 g C m^?2 yr^?1). (3) Compared with climate change, human activities played a key role in the process of grassland restoration, as 66.98% of restored grassland resulted from it. In contrast, inter-annual climate change is the primary cause of grassland degradation, as it influenced 55.70% of degraded grassland. These results could shed light on the mechanisms of grassland variation caused by climate change and human activities, and they can be applied to further develop efficient measures to combat desertification in Altay Prefecture.     

利用树轮宽度资料重建天山中段南坡巴仑台地区过去645年来的降水变化

在分析树木生长对气候要素响应的基础上,利用采自天山中段南坡夫斯坦沟的雪岭云杉树轮宽度年表,重建了巴仑台地区1360~2004A.D.当年7月至次年6月的降水量序列,方差解释量达53%(调整自由度后为52%)。交叉检验结果表明重建方程稳定可信。过去645a以来,巴仑台地区的降水量变化存在12个偏少阶段和12个偏多阶段。巴仑台地区降水量重建序列存在10.7~11、6.7和2.1a的显著准周期及16.5~17.2和2.4~6.6a的较显著准周期,并且在1496A.D.前后发生了降水量由少向多的突变。     

Trade-off and Synergy Relationships of Ecosystem Services and Driving Force Analysis based on Land Cover Change in Altay Prefecture

Altay Prefecture plays a vital role as an ecological barrier in Northwest China. Studying the ecosystem service value is of great significance for promoting regional green high-quality development and maintaining ecological security. Based on Global ESA land cover data from 2000 to 2015, the trade-off and synergy relationships and driving force factors between ecosystem services in Altay Prefecture were analyzed in this study. The analysis produced four main results. (1) The ecosystem service value in Altay Prefecture continued to increase from 113.521Ⅹ10⁹ yuan in 2000 to 115.777Ⅹ10⁹ yuan in 2015, for an increase of about 1.98%. (2) The distribution of ecosystem service value had obvious spatial agglomeration characteristics, with hot spot areas mainly concentrated in the "two rivers and one lake" and the mountainous areas in the northwest, while the cold spot areas were mainly the forest and grass-covered areas in the northern mountainous areas and within Jimunai County. (3) The trade-off and synergy relationship among ecosystem services was mainly synergistic, with a total of 77.78% of ecosystem service relative relationships showing a significant positive correlation at the 0.01 level. (4) Economic factors and industrial structure are important factors affecting ecosystem service value in Altay Prefecture. Ecosystem service value is positively correlated with per capita GDP and the output value of the tertiary industry, but negatively correlated with the output value of the secondary industry.     

青藏高原全新世降水序列的集成重建

青藏高原全新世降水变化对于过去全球变化研究有重要意义。在过去全球变化研究中, 大尺度区域降水序列重建缺乏可行、有效的方法, 本文以青藏高原作为研究区, 构建了分区古降水空间模拟－多区面积加权的集成方法, 重建全新世青藏高原降水序列。本研究以孢粉为环境证据, 选取有空间代表性的10 条由孢粉重建的高原样点降水序列, 获得716 条具有年代的定量降水记录, 建立全新世古降水记录数据集。借助GIS分析, 基于现代高原降水空间分布的地理因子模拟, 并与古降水记录相集成, 定量重建了高原全新世200 年分辨率的降水序列。结果显示:早全新世高原降水迅速增多, 并在9.0 kaBP达到极大值500 mm, 较现代高170 mm;9.0~5.6 kaBP是旺盛的湿润期, 降水总体比现代高出80 mm, 但呈现明显的下降趋势;5.6 kaBP以来降水减少, 降水与现代相当, 但波动幅度较小;集成序列与其他高低分辨率环境记录有很好的可比性, 说明集成序列有很好的代表性和一定的准确性。