利用树轮宽度资料重建东天山木垒地区降水量

利用树轮宽度年表重建了东天山木垒地区自公元1727年来上年8月至当年6月降水量, 调整自由度后的方差解释量为36% (1962~2007年)。过去281年来, 木垒地区降水量变化存在5个偏干阶段(1742~1777年、1808~1832年、1853~1876年、1908~1934年和1975~1992年)和4个偏湿阶段(1778~1807年、1833~1852年、1877~1907年和1935~1974年)。与代表大范围降水变化的重建序列对比表明, 该降水量重建序列与北疆降水变化的3个偏湿期(1778~1807年、1833~1852年和1935~1974年)和2个偏干期(1808~1832年、1853~1876年)存在一致。功率谱分析显示该重建序列存在14.3年、10.9年的显著准周期(p <0.05)。相关分析结果显示, 该重建序列代表了东天山区域局地降水量变化情况, 且与邻近的中天山巩乃斯地区降水变化最为相似。随着空间距离的加大, 该重建序列与自东北向西南方向上天山不同区域降水变化的相关性逐渐减弱。     

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。     

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。     

西藏东部过去400年秋、冬季平均最低气温的树木年轮分析

利用2006年采自西藏东部昌都地区的树轮样本,建立了该区域3个树轮年表,相关计算表明,昌都树轮标准化年表与该区域上一年10月到当年1月的平均最低气温相关最为显著,单相关系数高达0.657。利用该年表较好地重建了昌都气象站过去413年上一年10月到当年1月的平均最低气温序列,经多方面验证,表明其具有较好的可信性。过去400年中,西藏东部昌都地区秋、冬季平均最低气温经历了6个偏暖和6个偏冷的变化阶段,并有明显的6个持续变暖和5个持续变冷阶段,变暖缓慢,而变冷迅速。变冷、变暖阶段中以20世纪60年代的迅速降温和70～80年代的升温最为典型。昌都地区秋、冬季节平均最低气温以5年、11年、102～103年的准周期变化最为显著。比较发现,近百年青藏高原东部地区秋、冬季平均最低气温与北半球平均气温具有较好的一致性:20世纪初到30年代,青藏高原东部地区秋、冬季平均最低气温缓慢上升,40年代急剧下降,50年代气温回升,60年代初期气温再次下降,60年代末以后气温逐步升高。     

天山北坡东部树轮宽度和稳定碳同位素的环境响应分析

在天山北坡东部森林上限采集雪岭云杉样本,建立了树轮宽度年表和稳定碳同位素序列,采用相关函数分析了树轮宽度与木垒气象站温度和降水的关系,发现这一区域的树轮宽度主要受到水分条件的限制,但由于采样点位于森林上限,温度也限制了树木的生长,导致了树轮宽度记录降水信息能力减弱。树木年轮稳定碳同位素序列反映了工业革命以来,由于化石燃料燃烧,大气CO2浓度增加,大气δ13C降低的事实。将树轮δ13C序列进行校正后与木垒月气象资料的相关分析表明,树轮碳同位素序列与温度和降水的关系较为复杂,可能受到多种因素的共同影响。这一区域森林上限的树轮碳同位素并不是反映气候变化的最好指标。     

树木年轮中的稳定同位素

用树木年轮中的稳定同位素重建古气候,可精确分辨到年和定义其统计置信限。新近已有一些非本专业的实验室开展这项研究,因而有关文献以不同途径分布在多种学科里。本文第一次论述同位素树木年轮气候学(isotope dendroclimatology),阐述其基础理论,并且描述了同位素年表(isotope chronologies)的建立步骤。     

浑善达克沙地白扦树轮宽度早晚材年表对比分析

利用浑善达克沙地白音敖包采集的白扦树芯样本,使用传统宽度测量手段和图像分析手段建立了研究区域采样点的全轮、早材、晚材宽度年表。对比分析结果表明,研究区域内基于图像分析手段和传统宽度测量手段所获取的全轮宽度数据不存在明显差异。基于图像分析手段建立的全轮、早材及晚材宽度年表之间在全频域、高频域和低频域的相关系数均呈显著正相关,且三种年表在低频变化上比在高频域更为一致。过去142年以来,全轮、早材、晚材宽度年表均具有2个低值阶段和2个高值阶段,且3个年表间的高低值变化阶段基本一致。与当地气象资料的相关分析结果显示,全轮、早材、晚材宽度年表均对气温表现出负相关,对降水变化的响应则不明显。而早材宽度与气温表现出的较高相关系数还说明了基于图像分析手段获取的该种数据具有作为气候代用资料的价值。     

托什干河流域额河杨和雪岭云杉径向生长对环境的响应对比

利用采自天山南坡托什干河流域的额河杨(Populus xjrtyschensis Ch.Y.Yang)和山区森林上线的雪岭云杉(Picea schrenkiana Fisch.et Mey)树轮样本,分别建立树轮宽度年表,选用相关函数法结合阿合奇气象站和沙里桂兰克水文站的逐月降水、温度和径流等主要环境因子,分析托什干河不同树种树木径向生长对环境因子的响应。研究表明,额河杨和森林上线的雪岭云杉树木径向生长对气候的响应均较差,位于森林上线的雪岭云杉对春季PDSI响应较好。托什干河流域树木径向生长可能受多种气象因子综合影响。同时,额河杨和雪岭云杉与径流量的相关性较高,额河杨树木径向生长响应夏季径流量,而雪岭云杉可以更好地响应水文年的径流量。本研究为利用阔叶树种重建天山山区历史气候水文变化提供参考。     

新疆东部雪岭云杉与胡杨树轮记录的干湿变化对比分析

利用采自新疆东部的雪岭云杉和胡杨树轮样本研制出区域树轮宽度年表。相关分析发现雪岭云杉区域树轮宽度年表与上年8月至当年月标准化蒸发指数(SPEI)变化有较好相关性,相关系数为0.67 (P<0.001, n=54),同时胡杨区域树轮宽度年表也表现出较强的干湿变化信号(r=0.48, P<0.001, n=54)。利用线性回归模型重建了新疆东部1725–2013年上年8月至当年月SPEI变化,方差解释量为45.3%。利用雪岭云杉区域树轮宽度年表能够较好地重建新疆东部自1725年以来的上年8月至当年7月的SPEI变化,方差解释量达45.3%。重建结果揭示新疆东部1725-1728年,1737-1758年,1765-1804年,1829-1834年,1845-1852年,1888-1904年, 1915-1923年,1932-1961年,1969-1973年,1986-2001年偏湿;1729-1736年,1759-1764年,1805-1828年,1835-1844年,1853-1887年,1905-1914年,1924-1931年,1962-1968年,1974-1985年,2002-2013年偏干。新疆东部干湿变化与天山中西部干湿变化在年际变化上存在很强一致性,但在年代际变化上存在显著差异,并与甘肃河西走廊干湿变化存在紧密。胡杨树轮宽度年表与雪岭云杉树轮宽度年表所指示的干湿变化在年代际上存在一致性,但是胡杨对干湿变化响应往往滞后于雪岭云杉。     

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。