树轮记录的过去300年来青藏高原东南部积雪覆盖的变化

由于高海拔和高降水,青藏高原东南部成为全球少有的积雪集中分布的亚热带地区。其积雪覆盖的变化受到亚洲夏季风的强烈影响,同时积雪覆盖又能通过改变青藏高原东南部的热效应,对亚洲夏季风的动态造成影响。然而当前器测记录的积雪覆盖面积只有几十年,限制了对高原积雪面积变化和亚洲季风动态关系的探讨,尤其是在年代际尺度上二者的关系。本文首次开展了基于树轮的青藏高原积雪覆盖重建的研究。通过收集了青藏高原东南部的25个树轮年表,发现其中9个树轮年表和积雪覆盖存在显著正相关;进一步研究发现这些树轮年表和积雪覆盖的关系主要表现在年代际波动上,在年际尺度上的波动两者的关系不显著。这9个树轮年表的年代际波动在历史时期也能很好的吻合,进一步说明这些树轮序列受到共同的积雪覆盖变化的影响,且这种影响在年代际尺度上比较稳定。积雪覆盖和干旱指数表现出显著正相关以及9个年表均表现出干旱响应,说明积雪覆盖可以通过调制土壤湿度来影响树轮生长。年际尺度上树轮生长主要受到区域气候条件的影响,而年代际尺度上,积雪覆盖通过调控区域气候和土壤湿度,对树轮生长起到决定性的影响。基于这些树轮年表,定量重建了青藏高原东南部过去300年来积雪面积的年代际波动,并讨论它与亚洲季风动态的关系。     

树轮学研究方法及其在全球变化中的应用

树轮学研究方法逐步完善, 形成了特有的框架和体系, 并不断应用到全球变化的不同领域, 形成树轮学不同分支学科所特有的研究方法。当前树轮学研究方法, 一方面关注如何更好地提取树轮中的环境和生态信息, 包括去除树轮宽度生长趋势和提取树轮中与环境和生态过程密切相关的密度、稳定同位素、元素和木材解剖等指标信息; 另一方面, 树轮学方法又与全球变化不同领域方法的交叉, 例如气候重建、森林动态(包括生物量重建和森林干扰等)和地貌改变等不同应用领域的研究方法, 以建立特有的研究方法以解决不同地球科学领域的问题。目前, 我国已经成为树轮学研究领域最高产的国家, 然而关于树轮学方法方面的研究仍然相对较少, 有待更多的关注。     

青藏高原东北部树轮海拔梯度研究的散点图分析应用

利用散点图直线回归分析结合主成分分析,研究同一坡面不同海拔的树轮宽度与气候因子的关系.由于同一山坡上随着海拔的升高气候因子表现出差异,导致不同海拔的树木生长对温度和降水的响应呈现阶梯状渐变.对树轮宽度序列和与其存在显著相关的5—7月份的气候因子进行散点图分析,得出5—7月的温度对树木的生长起主要限制作用,但是限制作用从低海拔到高海拔逐渐减弱;低海拔和中低海拔树木与7月温度负相关,中高海拔和高海拔树木受7月份高温影响变弱,相关转为正值;5—7月降水量的增加能促进树木的径向生长,但是随着海拔的增加,树木对于降水量响应变弱.由于快速降水的大部分水分都会流失,不能有效地存留在土壤里,较高海拔树木与较低海拔相比更难保留水分,所以高海拔轮宽序列保留较少的降水信息.     

祁连山东部188 a上年8月至当年6月降水量的树轮重建

 通过在祁连山东部互助地区采集的油松样本,建立标准树轮（STD）年表,重建该地区近188 a上年8月到当年6月的降水,解释方差为48.8%。根据重建结果,历史上的湿润时期有1850s—1860s、1930s末—1950s、1970s—1990s以及2000s;干旱时期有1830s—1840s、1900s、1920s,其中1920s的干旱在北方大范围内普遍存在。根据本文重建结果与周围地区降水和PDSI重建比较,发现该地区降水变化与贺兰山地区干湿变化最为相近,尤其是1940s以前,在1940s之后与青海省德令哈和祁连山中西部地区的重建结果更为相似。因此推测,祁连山东部地区在1940s前后受不同的气候类型主导。     

器测和树轮资料对厄尔尼诺-南方涛动指数的响应特征

厄尔尼诺-南方涛动是影响全球年际（1~10年）气候变化最显著的海气因子,是现代气候和古气候的热点研究对象。目前有多个指数能够刻画厄尔尼诺-南方涛动特征与演化,树轮资料是重建其过去千年以来演化历史所使用的最为广泛的代用资料,然而系统对这些指数与器测温度、降水和树轮资料在不同时间尺度上关联的研究尚未开展。本文研究了东亚和北美的器测与树轮资料对6种厄尔尼诺-南方涛动指数的响应差异,发现器测和树轮资料对描述多气候变量耦合变化的多变量厄尔尼诺-南方涛动指数（MEI）的响应均最高。厄尔尼诺-南方涛动Modoki指数（EMI）与器测资料的相关偏低,但是该指数与树轮资料的相关偏高,这可能是由于该指数和树轮所关联的多个气候因子的协同变化相似。不同厄尔尼诺-南方涛动指数与东南亚和印度次大陆以及加拿大中西部的温度相关显著,在年际尺度上更明显;这些指数与中亚和美国西北部的降水的相关最显著,但在年际尺度上的相关提升不明显。厄尔尼诺-南方涛动指数除了与上述区域的树轮资料显著相关以外,该指数还与部分湿润地区（如喜马拉雅南麓）的树轮资料显著相关,这可能是这些湿热地区的树轮往往受到多个气候因子共同影响,而这些气候因子的协同变化与厄尔尼诺-南方涛动指数的关联显著。研究指出,进行厄尔尼诺-南方涛动指数重建时,不仅要考虑指数与树轮之间的关系,还需要详细建立树轮、区域气候因子和厄尔尼诺-南方涛动这三者之间的关联。