树轮记录的新疆阿尔泰山1579-2009年初夏温度变化

对新疆阿尔泰山中段森林上树线西伯利亚落叶松（Larix sibirica）树轮宽度标准化年表与区域气候要素进行相关分析,发现6月平均气温与树木径向生长存在显著相关关系（r=0.658,P<0.001）。据此重建的该地区1579-2009年间初夏温度变化曲线（解释方差为43.2%）表明,在过去431年,该地区经历了8个偏冷阶段和8个偏暖阶段,且对整个阿尔泰山有较好的空间代表性。功率谱分析表明,重建温度序列存在2.3a、2.4a的显著周期和3.9a、71.5a、95.3a的较显著周期。     

天山北坡雪岭云杉树轮宽度年表梯度特征分析

在天山北坡不同区域间隔海拔高度100 m左右采集5个树轮梯度年表,分析树木径向生长沿海拔高度变化的规律。结果发现:在树轮年表特征中,平均轮宽、树龄和敏感度等存在海拔梯度变化,平均轮宽和敏感度随海拔升高而降低,而平均树龄则与海拔高度呈正相关。高海拔采样点在同一区域和不同区域间一致性最好,低海拔采样点次之,而森林中部最差,东部和中部低海拔区域采样点的一致性要好于西部,坡向、坡度等小生境的差异也是影响树轮生长垂直变化规律的重要因素。存在同时影响不同海拔高度树轮生长的环境要素,西部和中部高海拔树木对该要素的响应更显著,在更为干旱的天山北坡中部和东部,对树木径向生长的影响较大的环境因子要多于西部伊犁地区。     

新疆树木年轮水文研究对比分析

分析新疆地区现已取得的树轮水文学研究成果,选取基于树轮宽度重建的阿尔泰山、天山、昆仑山和塔里木河流域等区域共14条河流径流量序列,对各序列的水文历史变化特征进行对比和讨论,并对进一步开展新疆地区树轮水文学研究提出了建议和展望。研究结果表明:(1)水分是各流域树木径向生长的主要限制因子,且树木径向生长与河流径流量之间普遍存在正相关关系。(2)对新疆5个区域的河流径流量重建序列进行相关分析,发现阿尔泰山区域重建序列间的相关性较高,天山北坡次之,天山南坡最低。阿尔泰山与天山北坡径流量重建序列间亦存在较好的相关性。(3)14条河流径流量重建序列经31 a滑动平均处理后,结果显示同一区域内河流径流量序列丰枯变化的一致性相对较好。(4)5个区域内部径流量重建序列存在相同的极值年份,且重建序列的部分极值年份与历史记录的气候水文灾害相吻合。(5)新疆地区径流量重建序列的周期变化在高频上较为一致,均存在2～7 a的短周期,其径流量变化可能受到海陆大尺度气候振荡的影响。     

利用树木年轮资料重建石河子地区168a来的5-8月降水量

据相关普查,天山北坡玛纳斯河山区的板房沟天山云杉树轮宽度标准化年表与石河子地区5~8月降水相关显著,相关系数为0.656(P<0.0001)。基于该年表重建玛纳斯河流域168a来的5~8月降水量,解释方差达43.0%。经统计参数检验和独立历史气候记载验证,表明168a的降水重建值具有较好的可信性。168a来的石河子地区5~8月降水量大体经历了6个偏湿和6个偏干阶段,最湿润年为1988年,降水比长期平均值偏多71.7%,最干旱年为1945年,比多年平均值偏少42.7%,最长偏湿期出现在1843~1857年,而最长偏干期位于1908~1924年。功率谱分析指出重建降水存在4.0和8.0年的变化准周期。石河子地区5~8月降水变化可能与ENSO具有一定的联系。      

阿尔泰山南坡1821-2014年树轮汞浓度变化及其对气候的响应

研究汞的历史环境水平,对于认识人为汞的再排放和评估汞污染治理的有效性有重要意义。然而全球大气汞的监测站点和监测数据有限,因此需要利用代用资料来表征大气汞的长期变化。树木年轮是记录大气汞变化趋势的潜在优质档案。本研究建立了阿尔泰山南坡青河地区1821-2014年的树轮汞浓度变化序列,分析了气候对树轮汞浓度的影响,并从全球和区域角度探讨了汞浓度变化的原因。结果表明：1821—2014年青河地区平均树轮汞浓度为1.36±0.28 ng·g-1。相关分析显示树轮汞浓度变化与年平均最低气温（r=0.268, p<0.05, n=57）和平均水汽压（r=0.326, p<0.05, n=57）呈显著正相关,与平均2分钟风速呈显著负相关（r=-0.356, p<0.01, n=57）,表明气候可能会影响树木年轮中汞的积累。1820s—1980s树轮汞浓度呈缓慢上升趋势,在此期间出现1850s—1860s中后期和1980s中后期两个峰值。1990s—2000s初期树轮汞浓度相对平稳。自2000s中后期,树轮汞浓度逐渐下降,可能与各国相继实施空气污染控制法规有关。     

阿尔泰山历史时期气候水文变化特征分析

通过分析总结在中国阿尔泰山区域已取得的树轮气候学和树轮水文学研究成果,选取了5条气温重建序列,3条降水重建序列和2条径流量重建序列,对各序列在全频域、低频域和高频域的相关系数、序列的阶段变化、极值年份、周期等特征展开了讨论和对比,并对阿尔泰山气候的年代际变化进行了分析。结果表明：（1）目前在阿尔泰山开展的气温重建中,重建时段均在树木生长季内,5条气温重建序列显示在1690年代-1700年代、1730年代、1780年代-1790年代为偏冷时期,1710年代-1720年代、1800年代-1830年代、1940年代-1960年代及1990年代以来为偏暖时期。有3条序列指示1830年为暖年,1698年、1784年、1911年、1985-1986年为冷年。（2）3条降水重建序列显示,1830年代-1860年代经历了一段降水量相对平稳的时期,1870年代-1900年代为持续时间最长的干旱时期,1900年为干旱年。（3）2条径流量重建序列显示,1730年代和1810年代-1820年代为丰水期,1750年代和1870年代-1890年代为枯水期,降水量对哈巴河径流量有较大影响。（4）年代际气候变化分析显示,阿尔泰山在1830年代-1990年代以暖干为主,1990年代以后进入了暖湿时期。     

阿勒泰地区两种树轮宽度年表气候响应特征

阿尔泰山是树轮气候研究的理想区域,但此前关于阿尔泰山不同海拔高度西伯利亚落叶松和西伯利亚云杉树轮宽度气候响应差异的对比研究较少。本文利用阿尔泰山上树线西伯利亚落叶松以及森林中下部西伯利亚云杉和西伯利亚落叶松树轮宽度资料,在建立宽度年表的基础上,分析阿尔泰山南坡不同海拔高度不同树种对气候响应的差异。研究结果表明：①上树线与森林中下部区域树轮宽度生长的气候限制因子不同,上树线落叶松树轮宽度生长的气候限制因子为6月平均温度,森林中下部云杉树轮生长的气候限制因子为年度（上年7月到当年6月）或春季（4-6月）降水量。②森林中下部云杉树轮宽度生长对降水的响应要优于落叶松。③上树线西伯利亚落叶松树轮宽度均与当年6月平均温度显著正相关（P<0.001）,森林中下部西伯利亚落叶松的气候限制因子不明显。     

临近空间大气参数误差特性分析

为定量分析临近空间大气环境参数的准确性,利用10年以上的TIMED和ENVISAT卫星探测数据,以及根据理想气体状态方程和地转风公式计算出的密度和风场结果,统计得到大气温度、密度、纬向风、经向风和合成风的分布,并与中国参考大气开展对比验证,分析中国区域内临近空间大气参数误差随高度、纬度和经度的季节变化规律,对于临近空间卫星数据应用、环境特性分析和气象保障具有重要意义。研究表明:温度偏差在55 km高度以上的春季和秋季沿纬向逐渐减小,密度偏差随高度降低逐渐增大,沿经向在30 km高度以下存在偏差较大的经度带。纬向风偏差在夏季随高度的变化特征明显不同,沿纬向在40—70 km高度逐渐减小;经向风偏差在40 km高度以下沿纬向均匀分布,且季节性差异较小;合成风偏差随高度的震荡特征明显,沿纬向在秋季的40—60 km高度先减小后增大,沿经向在春季的30—45 km高度呈不断减小趋势。     

对流层与平流层大气气溶胶粒子的若干散射特性

本文应用Ｍｉｅ散射理论，采用简洁方案计算了ＩＡＭＡＰ提出的大气气溶胶主要粒子的散射效率因子及散射相函数，结果表明，大颗粒的散射能力以７５％硫酸液滴最强，其次是水滴，冰晶，沙尘性粒子；小粒子的散射能力仍以７５％硫酸滴最强，其次是沙尘性粒子，小颗粒相函数的前向后向基本对称；大粒相函数随Ｘ值增大而不对称加大；折射率实部不同，则相函数最小值出现在不同的散射角，折射率虚部较大的煤烟，相函数起伏较小，约在１０     

1998年7月21日武汉特大暴雨的数值模拟

利用16层中尺度η坐标模式对1998年7月21日武汉特大暴雨进行了数值模拟，结果表明：本次暴雨过程具有较强的中尺度特征，暴雨区上空中、低层近东西向的切变线及其强烈的辐合是暴雨产生的触发机制，西南水汽的输送以及层结不稳定也对暴雨的产生有重要作用。