树木年轮密度研究进展

树木年轮(树轮)密度即木材密度, 是历史气候和环境演变研究中使用的重要代用资料之一, 在揭示北半球长时间尺度夏季温度变化和火山喷发的研究中发挥了不可替代的作用。近十年来, 我国的树轮密度研究迅速发展, 取得了长足进展。本文将对树轮密度测量技术和方法的发展历程进行概述, 对国际和国内树轮密度研究取得的重要成果进行总结。通过对一些热点和争论性问题的论述, 进一步明晰树轮密度的研究潜力, 旨在为今后的研究提供背景参考。     

采用树木年轮资料重建山东沂山地区200多年来的湿润指数*

在中国,尤其在中国西北部地区,树轮年表是古气候信息的一个重要来源.由于某种原因,中国东部地区少有树轮研究工作.该文通过运引ARSTAN程序,建立并研究了山东境内沂山地区的树轮主年表(1750～1992).树轮和气候要素的响应面分析得出沂山地区的树轮生长和温度降水呈非线性相关,因此使用传统方法重建单个气候因子是不合理的.通过响应函数和回归分析,5月至8月份的湿润指数(P/T)被确定为重建对象,该湿润指数值代表了温度和降水对树轮生长的共同影响,且相关性很高,远超过信度检验.利用线性回归方法,获得重建湿润指数的预报方程,用树木年轮年表重建了自1750年以来的沂山地区逐年5月～8月湿润指数的变化.分析了沂山地区湿润指数重建的可靠性.     

西北干旱区树轮气候学研究进展

西北干旱区由于其特殊的地理位置和环境特征,是国内树轮气候学研究开展的最主要区域之一,该地区集中了我国大部分的树轮研究工作。干旱的气候条件不仅使该地区树木对气候变化响应敏感,同时也有利于老树的生长和古木的保存,为研究过去气候和环境变化提供了可靠的代用指标记录。通过总结分析西北干旱区已发表的树轮气候学研究成果,讨论了树轮气候学研究在该区域的空间分布特征,树轮长年表的研究进展以及树轮记录的西北干旱区温度和湿度变化特征等。研究结果表明,目前西北干旱区树轮气候学研究以树轮宽度指标为主。青藏高原东北部地区和新疆天山地区的树轮记录主要反映湿度变化,而新疆阿勒泰地区的树轮记录以响应温度变化为主。树轮记录的西北干旱区温度和湿度变化特征在青藏高原东北部地区和新疆地区存在一些异同,整体青藏高原东北部地区树轮记录的气候变化特征比较一致。     

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。     

基于树轮资料重建祁连山东段冷龙岭1848年以来的干湿变化

利用在祁连山东段冷龙岭青海云杉森林上限采集的树轮样芯,建立3个树轮宽度年表,与气象资料的响应分析发现,上年9月到当年4月的降水量是冷龙岭上限云杉生长的限制因子.基于多元回归模型重建本区1848年以来的降水量,重建模型的方差解释量达到45%,并用交叉检验验证了模型的稳定性.低通滤波序列显示冷龙岭过去近160 a经历了4次干期:1853-1857年,1877-1880年,1919-1931年,1974-1975年和4次湿润期:1869-1872年,1888-1892年,1950-1956年,1970-1972年.通过与祁连山中、西段的干旱序列对比得出,在较长的时间尺度上祁连山山区东、西降水的低频变化具有一致性.MTM(Multi-taper method of spectrum analysis)周期分析显示冷龙岭降水量存在40 a左右和2～3 a的显著周期,研究结果表明,ENSO循环和东亚季风对冷龙岭降水量有着重要影响.     

过去2000年温度集成重建研究:进展与展望

过去2000年气候变化研究是全球气候变化研究的核心内容,不仅可以提供20世纪气候增暖的自然背景,也是最终揭示20世纪气候变暖机理并预估未来气候变化趋势的关键途径,是国际大型计划（如PAGES,过去全球变化研究计划）的优先研究时段。近20多年来,特别是近几年,随着代用资料的不断积累和气候重建方法的改进和发展,过去2000年大尺度气候重建研究取得了长足发展,在区域和北半球气候集成重建方法,年际、年代、百年乃至千年时间尺度上的气候时空变化特征和机制,及最近几十年气候增暖的历史地位等方面的研究均取得了重要科学认识,形成了现代气候增暖机理和未来气候趋势预估的科学基础。本文主要从方法学、研究历史回顾和现阶段形成的科学认识等3个方面论述过去2000年气候变化研究取得的成就,并对未来的研究方向进行了展望。

     

392 BC—2017 AD柴达木盆地东北部降水变化及其与太阳活动和强火山喷发的联系

基于采自柴达木盆地内部牦牛山的祁连圆柏树木样芯,新建采样区域过去2710 a的树轮宽度年表,并计算了器测时期（1957—2017 AD）气象数据与树轮宽度年表的相关系数。结果表明：树轮宽度年表与上一年7月至当年6月降水量变化的相关性最高（r=0.753,n=60,p <0.01）,基于此重建了该区392 BC—2017 AD上一年7月至当年6月的降水量变化。器测时期方差解释量高达64%。重建结果显示,在年代际尺度上存在9个湿润期（106—75 BC、6—39 AD、179—229 AD、581—646 AD、823—914 AD、1026—1095 AD、1378—1414 AD、1567—1609 AD和1985—2017 AD）和7个干旱期（328 BC—297 BC、86—151 AD、694—747 AD、1168—1199AD、1444—1525 AD、1680—1725 AD和1792—1860 AD）,1792—1860 AD是过去2400 a最干旱时期。功率谱分析结果表明,过去2400 a柴达木盆地东北部地区降水量存在2～8 a、40 a、80 a和225 a准周...     

中国西部降水和树轮关系及传输函数探讨

本文利用EOF展开,对我国西部树轮指数和降水场进行了讨论,分别计算了降水和树轮的第一、第二主成份的周期。结果表明我国西部树轮和降水在空间与时间上都有着较好的对应关系。在此基础上,通过稳健回归方法对树轮和降水的传输函数进行了研究。     

天目山地区树轮δ13C记录的300多年的秋季气候变化

对采自浙江西天目山地区的柳杉树轮,交叉定年后,测定其δ^13C年序列。用趋势比率法去除大气δ^13C对树轮δ^13C年序列的影响后,分析了树轮δ^13C年序列对气候要素变化的响应。分析发现：柳杉树轮δ^13C年序列的高频振荡与该区9～12月气温及9月降水有较好相关性。重点重建了该地区9月降水量与平均最高气温两个气候要素300多年的气候变化,其变化模式表现为：冷-湿和暖-干的组合特征。统计结果显示：重建序列所反映的旱涝频率分布及其冷暖变化与该区的实测记录结果基本一致。表明：重建序列较好地反映了该区秋季气候变化历史。重建序列所反映的气候变化与我国近500a的气候变化及该区部分史料记载有较好的对应,并与青藏高原苟鲁错湖泊沉积及新疆阿勒泰地区树轮δ^13C记录的气候变化有部分对应,只是冷暖变化的起止时间有错动,反映了气候变化的区域差异。周期分析发现：重建序列含有准58．82a、21．28a、13．70a、3．23a、2．63a、2．33a、2．07a的周期,这些周期与行星、地心会聚的“力矩效应”变化周期、太阳辐射变化、太阳活动及“准两年振荡”周期相吻合,表明太阳辐射变化及ENSO现象对该区气候变化影响显著,也反映出天目山地区树轮δ^13C年序列对太阳活动及大范围的ENSO事件的记录能力。     

利用树轮重建秦岭地区历史时期 初春温度变化

采用树木年轮气候学方法,利用秦岭地区树轮长年表资料重建秦岭地区历史时期初春温度,表明各气象站点重建序列与器测序列均呈显著的正相关关系,其中重建序列与实测记录的相关系数最高可达0.7以上,其他站的相关系数取值也均接近或超过0.6,说明重建序列能较好地反映秦岭地区的初春温度变化。对重建序列的分析结果表明,近300年来秦岭地区的初春温度变化存在明显的冷暖时段：1715~1740年、1773~1804年和1893~1958年三个时段的初春温度相对较高,持续时间分别为26年、32年和66年;而1741~1772年、1805~1892年、1959~1992年三个时段的初春温度相对较低,持续时间分别为32年、88年和34年,在整体上具有升温快速降温缓慢的特征。重建结果的变化趋势与其他相关研究结果极为一致。但是在20世纪后期,无论是在重建序列还是在器测序列中至少到1992年均未反映出明显的增温趋势。秦岭西部地区初春季节变冷与增暖的幅度均大于秦岭中东部地区。此外,秦岭地区初春温度变化具有100年左右、50~60年、7~8年以及2~3年等准周期变化特征。