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。     

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。     

不同去趋势方法对格尔木地区胡杨宽度年表的气候意义影响分析

基于2014年采自柴达木盆地南缘格尔木地区的胡杨树轮样本,采用三种不同去趋势方法(样条函数法、负指数拟合和区域曲线去趋势方法)建立树轮标准化序列,结合格尔木气象站气候资料,分析不同去趋势方法下胡杨径向生长对气候的响应。研究表明,利用区域去趋势方法建立的树轮年表包含有较多的气候环境信息,胡杨树轮年表与逐月气候因子相关表明,树轮年表对降水响应不显著,与生长季的平均气温和平均最高气温有较好的相关性,最高相关系数达0.411(p0.01),格尔木胡杨树轮的区域去趋势年表与组合相关的6—10月平均最高气温相关性最好,生长季的平均最高气温对胡杨径向生长有一定的限制作用并具有树木生理学意义。用区域曲线去趋势方法得出的格尔木胡杨树轮年表对气候的响应最好。     

天山巩乃斯河源区树轮年表特征

利用树轮资料建立了天山巩乃斯河源区5个树轮采点的宽度年表,并对各采点的标准化年表进行特征分析。结果表明：巩乃斯林场5个采点年表的平均敏感度都较低,这与该区的降水丰富、土壤层较厚、坡度较小有关。阿尔先沟、东站、南站A、南站显著水平达到0.01的自相关分别达到9阶、6阶、5阶和6阶,反映该区气候对树木生长影响的＂滞后效应＂非常明显。巩乃斯林缘采点的标准化年表在5个采点中平均敏感度最高、一阶自相关最小,样本对总体的代表性、信噪比、第一主成分方差都为最高,表明该年表的质量最好。标准化年表与新源站月气象资料的相关分析发现,年表与生长季及其前期的降水呈正相关,而与夏季平均最高气温呈显著负相关关系,其相关时段也具有明显的生理学意义。巩乃斯林缘采点的标准化年表所含的气候信息最为丰富,与新源气象站上年7月至当年4月的降水相关系数达0.62,而其余4个点记录更多的记录了低频气候信息,年表经5点平滑处理后与月气象资料相关明显增大。     

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。     

伊犁山区雪岭云杉(Picea schrenkiana)不同树干高度树木径向生长特征及其对气候响应

采集新疆伊犁地区雪岭云杉（Picea schrenkiana）1.3 m、5 m、10 m、15 m、20 m和25 m树干高度树轮样本并研制其树轮宽度年表。通过相关分析得出不同树干高度树木径向生长对气候要素的响应关系及其稳定性,并计算出不同气象因子的相对贡献率和绝对贡献率。结果表明：（1） 不同树干高度具有相似的径向生长变化特征,且平均气温和降水量的影响主要表现为各树干高度树轮宽度与当年9月降水量的显著负相关,与上年11月平均气温的显著正相关,并且5 m至25 m树干高度处还受当年7月降水量的影响。（2） 通过贡献率量化各树干高度气象因子影响情况,1.3 m和5 m树干高度的主要影响因子是平均气温,而10 m、15 m、20 m和25 m树干高度的主要影响因子则是降水量。（3） 滑动相关分析得到各树干高度对气候变化响应的稳定性存在差异,主要表现为各树干高度处与上年12月平均气温相关性减弱,与当年6月平均气温相关性先增强后减弱,与上年9月平均气温负相关性增强;1.3 m至15 m树干高度与当年9月降水量负相关性增强,10 m至25 m树干高度与当年1月降水量相关性减弱。通过分析不同树干高度树木径向生长与气候要素的关系,有助于了解各树干高度树木径向生长与气候响应的差异,为开展更精确的气候重建提供参考。     

乌鲁木齐河源467年春季降水的重建与分析

通过相关分析发现,乌鲁木齐河树轮宽度年表与大西沟气象站4-5月降水相关性较好,最高单相关系数为0.490(α=0.001),且具有明显的树木生理学意义。本文使用逐步回归分析方法筛选出哈熊沟C点和波尔钦沟标准化年表建立重建方程,交叉检验结果显示该方程具有较好的稳定性,利用该方程重建了乌鲁木齐河源大西沟气象站467年春季(4-5月)降水的变化序列,解释方差达41.6%。对该序列的特征分析表明:(1)467年来乌鲁木齐河源4-5月降水经历了13个偏湿及12个偏干阶段;(2)467年来乌鲁木齐河源4-5月降水变化中,出现276个正常年、86个偏干年、98个偏湿年、5个干旱年、2个湿润年,最长的偏湿阶段为1646-1687年(42年),最长的偏干阶段为1704-1733年(30年),最湿的偏湿阶段为1694-1703年(平均降水量为86.9mm,比最近41a平均偏多18.7%),最干的偏干阶段为1635-1645年(平均降水量为60.0 mm,比最近41年平均偏少18.0%),最湿润年为1697年(98.2 mm, 34.2%),最干旱年为1951年(42.6 mm,-41.8%);(3)467年的重建春季降水长序列具有2.04-2.15年、2.25-2.31年、2.38年、31年、34.44年、51.67年和62年的变化准周期,并且在1635年、1704年、1758年、1781年、1832年和1915年发生过降水突变。     

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。      

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。     

树轮记录的历史时期阿克苏河流域沙尘天气变化

相关计算表明,位于塔克拉玛干沙漠西北边缘沙漠-绿洲-山地过渡带的阿克苏河流域英阿特河树轮标准化年表与该区域4—7月的沙尘天气日数相关显著,单相关系数高达-0.527（α<0.0001）,利用树木年轮重建阿克苏河流域历史时期沙尘天气日数是可行的,并具有明显的树木生理学意义。利用吾力街力克和英阿特河标准化自回归年表序列可较好地重建阿克苏气象站过去611 a的4—7月沙尘天气日数,经多方面验证,表明其具有较好的可信性。在过去611 a中,阿克苏河流域沙尘天气日数以2.3 a、4.1 a、5 a、6.8 a、8.8 a、10.7 a、45.1 a、50.7 a的周期最为显著;且经历了9个偏湿期及9个偏干期,降水的增加有利于制约沙尘天气的发生,在新疆气候暖湿化的背景下,沙尘天气有望减少;阿克苏河流域历史时期沙尘天气日数在1434年前后、1721年前后、1776年前后和1865年前后发生了由少向多突变,在1685年前后、1752年前后和1798年前后发生了由多向少的突变。这些突变年份中,1721年前后的由少到多突变最为显著,1752年前后的由多到少突变最为显著。17、18世纪沙尘天气较为频繁,15—17世纪,沙尘天气日数明显增加,18—20世纪,呈下降趋势。