大别山1846 — 2010年干湿变化记录——来自树轮宽度的证据

中国亚热带地区树轮气候学研究已取得较大进展,但气候重建基本都集中在温度方面,基于树轮宽度的水文气候研究鲜有成果,不利于全面理解亚热带地区历史气候变化特征。本文基于北亚热带大别山地区黄山松树轮宽度年表与气候要素的相关分析,发现树轮宽度指数与上一年4—7月平均相对湿度显著负相关（r=?0.68,p<0.01）。在此基础上,重建了大别山地区1846—2010年4—7月平均相对湿度变化历史。重建序列方差解释量达到46.4%（调整自由度后为45.3%）。在整个重建时段中存在3个湿润期（1891—1903,1905—1921和1950—1993年）和3个干旱期（1868—1890,1922—1934和1994—2005年）。同时,重建序列与采样地周边区域旱涝指数以及天目山的相对湿度重建序列在年代际尺度上高度相关,说明过去165年间中国东南亚热带较大区域范围内的干湿变化在年代际尺度上较为同步。空间分析结果表明重建序列也能够在一定程度上指示研究区及周边较大区域范围内的土壤湿度变化。综上,利用树轮宽度指标重建的大别山的相对湿度变化为研究亚热带地区干湿演化历史提供了参考依据,完善了时间尺度上亚热带地区相对湿度数据,同时也证实了亚热带1990年以后干旱化趋势的出现。     

树轮多指标研究在亚热带古气候重建中的作用——以桂林地区为例

树轮宽度和树轮稳定同位素在古气候重建中具有不同优势,然而在我国亚热带地区,单一树轮指标中往往由于气候信号不足达不到重建要求,从而造成资源浪费,急需找到一种更好的解决办法。本文在前期独立的马尾松树轮宽度和树轮δ~(18)O研究的基础上,采用多元线性回归方法对桂林地区树木生长季水文气候进行模拟重建。重建方程的复相关系数和方差解释量较仅利用单一树轮指标的重建显著提升,且重建值与器测时期的水文气候记录拟合度更好。空间相关分析揭示:利用多指标重建的5—11月平均标准降水蒸散指数在空间上可以代表研究区及周边较大范围内的水文气候变化。本文研究表明了联合多树轮指标在未来桂林地区水文气候重建中的光明前景,也为未来亚热带地区树轮气候重建提供了一个新思路。     

树轮记录的吕梁山北部过去175年来帕尔默干旱指数变化

利用采自吕梁山北部地区的油松样本,建立了过去175年来的树轮宽度年表。相关分析表明:标准年表(STD)与当年5—6月的帕尔默干旱指数(Palmer drought severity index,PDSI)相关性最好,相关系数为0.687(n=50,p0.001)。因此,采用树轮宽度标准年表(STD)序列重建了1829—2003年5—6月的PDSI序列,重建方程的方差解释量达到47.16%。重建序列发现9个偏湿时段,分别为1833—1836年、1845—1851年、1857—1863年、1869—1874年、1882—1887年、1896—1899年、1932—1939年、 1949—1965年、 1975—1985年;10个偏干时段,分别为1829—1832年、1837—1844年、1852—1856年、1864—1868年、1875—1881年、1888—1895年、1900—1931年、1940—1948年、1966—1974年、1986—2003年。同时发现20世纪20年代的严重干旱事件以及20世纪末气候干旱化加重的趋势。空间相关结果显示:重建的PDSI代表了周边大范围的干旱变化,同时,与基于历史文献的干湿指数(DWI)显著相关(p0.002),说明无论是空间还是时间尺度上,重建结果都可以代表吕梁山周边大范围的干旱变化。此外,重建序列与不同定义的东亚夏季风指数都显著相关(p0.02),说明东亚夏季风对研究区的干湿变化具有调制作用。多窗谱分析表明重建序列存在2—7年、12年、13.6年、19.2年、21.6年、26.1年的周期变化,这些周期变化可能与ENSO、太阳活动有关。     

秦岭中、西部地区温度变化的树木年轮记录

使用相关系数、气候要素异常分布及空间相关等方法,对比分析了秦岭中部和西部不同树种不同树轮参数指标的气候响应差异特征。结果表明,秦岭中部分水岭地区的太白红杉树轮宽度差值年表与秦岭西部石门山地区油松早材密度标准化年表均保留了生长季前期(特别是5月)的温度变化信号。两个年表能够记录区域尺度的极端高、低温度年份,且异常高温年份反映了研究区域及周边大范围的干旱状况。研究结果显示了在秦岭地区结合多树种多树轮参数指标开展区域多时空尺度的气候变化集成研究具有很大的潜力和价值。     

黄土高原中部麻栎宽度年表的气候响应特征初探

黄土高原是世界上水土流失最严重和生态环境最脆弱的地区之一,由于人类活动的日益频繁,森林面积急剧缩小,现有林地多为人为破坏后形成的天然次生林。目前很难在该区找到适合树轮气候学研究的老龄针叶树种,在此背景下,寻找适合开展树轮气候学研究的替代树种尤为重要。本研究以黄土高原中部桥山林区的老龄麻栎林为研究对象,为该区建立了近一百多年的标准年表（1891—2016）和差值年表（1884—2016）,评估其树轮气候学研究潜力。相关计算表明,麻栎差值年表与当年3—7月降水量相关最高（r=0.58,p＜0.001）,几乎达到了可以重建的水平。该年表还与陕西中北部旱涝指数和黄土高原西部树轮降水重建序列显著相关,共同反映了区域降水变化历史。空间相关分析也进一步说明了桥山麻栎差值年表对区域降水量变化具有较强代表性。本文首次利用黄土高原中部阔叶树种开展树轮气候学研究,发现了麻栎树轮宽度年表具有记录过去降水变化的巨大潜力。     

湖南慈利马尾松树轮宽度对气候的响应及1854年以来冬季极端低温重建

利用采自湖南慈利的马尾松树轮样本,建立研究区的标准树轮宽度年表。树轮气候响应分析发现:马尾松径向生长与月最大日降水量在生长季之前部分月份显著负相关(p0.05),在生长季之内部分月份显著正相关(p0.05),与月平均温度、月平均最低温度、月极端最低温度在生长季之前和之内大多月份均显著正相关(p0.05),其中与上一年11月到当年2月(冬季)的平均极端最低温度相关最好(r=0.62,p0.01)。重建了湖南慈利地区1854年以来冬季极端最低温度,重建气温在十年尺度上表现出明显的反"S"型,1854—1916年和1981—2015年处于暖冬时期,1917—1980年处于寒冬时期。此外,共发现29个寒冬年,其中包括3个寒冬时段,分别为1922—1925年、1927—1930年和1953—1960年,其中1953—1960年是自1854年以来最冷的时段。空间相关性分析表明重建序列可以指示我国中东部的冬季低温变化,而冬季低温可能与热带印度洋、西太平洋海温变化异常有关。     

小喀湖有机碳记录的慕士塔格地区过去200年温度变化

青藏高原气候变化存在显著空间差异,相对于东部和南部地区,高原西北部的气候变化研究较为薄弱。本文利用慕士塔格地区小喀湖77 cm沉积总有机碳(TOC)序列,高分辨率(平均约3年)地重建了该区1812—2012年的温度变化历史。结果表明:小喀湖沉积物中的TOC主要来自受湖水温度控制的水生生物,其含量指示了流域温度变化。近200年来,慕士塔格地区总体呈现升温特征,在1812—1890年和1970—1980年气候相对寒冷;1980—2004年升温最为剧烈,其次为1864—1914年,分别对应于全球快速变暖和小冰期结束后的升温时期。上述历史有别于我国大陆和北半球的温度变化,即升温幅度最大时期为全球快速变暖期而非小冰期结束后时期(19世纪50年代至20世纪40年代);该区近十年来呈降温趋势,可能是气候由暖转冷的提早表现。慕士塔格温度变化历史既体现了高寒山区对全球变化的敏感响应,又表征了其在全球变化中的区域独特性和超前性。     

山西中条山白皮松和华山松径向生长对气候变化的响应及气候意义

树木年轮与气候要素关系的分析不仅是过去几百年高分辨率气候重建的基础,也可为农业生产和森林抚育提供科学参考。本文首次在山西中条山开展树轮—气候响应分析研究,建立了白皮松和华山松的树轮宽度年表。相关分析发现,白皮松和华山松对气候要素的响应既有相同又有不同之处。二者均受当年生长季5、6月份气候要素(温度、降水、相对湿度)影响。白皮松主要受5、6月气温和5月降水量的影响,而华山松主要受5月降水量、6月气温和7月最低气温的影响。基于白皮松和华山松建立的综合年表则主要受5.7月平均最高气温的影响,相关系数为0.6(p0.01),说明多树种混合研制的年表包含的气候信号更强。该综合年表指示的历史时期冷暖气候波动与研究区周边历史时期冷暖变化无论在年际尺度还是十年尺度上都显著相关。周期分析和空间相关分析表明,研究区温度变化受1—3月赤道东太平洋海温变化(ENSO)的调控。     

20世纪初以来沂蒙山区森林植被动态及其对气候变化的响应——基于遥感和树轮的研究

遥感能够直接反映植被生长信息,但目前观测时间较短;树轮资料可以弥补遥感手段的不足,但往往缺乏与植被生长状况（如植被生产力）的直接关联。已有研究往往计算不同植被指数指标和树轮指数的相关性,并基于此来重建长时间尺度的植被动态信息。但基于相关性所选取的指标在不同地区存在较大差异,不利于空间对比研究。以沂蒙山区为研究区,选取能够有效表征植被年初级生产力的生长季NDVI累积值指标,利用Bootstrap法建立了其与树轮宽度的关系,重建了20世纪初期以来植被动态时间序列,并分析了变化特征及其与气候变化的关系。结果表明：沂山地区生长季NDVI累积值的多年平均值为7.36,低于蒙山和塔山地区;蒙山地区植被状况呈现好转趋势,特别是20世纪90年代之后植被好转趋势更加明显,而塔山和沂山地区植被无显著变化。小波分析结果表明研究区植被动态存在较显著的2 a、4 a或8 a尺度的周期变化,与生长季帕尔默干旱指数及平均温度的周期变化相一致,但干旱指数与植被动态具有更高的相关性。本研究综合运用树轮与遥感技术发展了长时间尺度植被动态时间序列重建方法,有助于更好地理解植被动态及其对气候变化的响应。     

树轮研究发现中太平洋厄尔尼诺增强事件将持续

<正>热带太平洋地区的海表温度异常会严重影响全球大气环流,在年际和年代际尺度上对全球气候变化有直接影响。大量研究表明,热带太平洋存在东部型(东太)和中部型(中太)两种不同类型的厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)现象,他们分别以热带太平洋东部和中部地区中太平洋海表温度异常变化为主要特征。利用观测资料和气候模型在热带太平洋地区开展了大量的研究工作,但是长时间序列的ENSO重建主要集中在东太地区。越来越多的证据表明,随着人类活动导致的全球增温,中太厄尔尼诺事件日益频繁,     

基于油松树轮宽度重建河北青龙过去123年平均相对湿度

相对湿度的研究对理解古气候变化有着重要的科学意义,但是目前国内利用树轮资料重建的历史时期相对湿度变化十分有限。本文利用油松树轮宽度重建了河北青龙地区1890—2012年5—7月的平均相对湿度变化,重建序列的方差解释量为39.1%(减少自由度后为38.0%)。重建序列显示出5个湿润期(1895—1899年,1906—1914年,1924—1926年,1950—1955年,1984—2000年)和5个干旱期(1900—1905年,1917—1921年,1927—1949年,1956—1973年,1975—1981年)。重建序列和观测数据均与邻近研究区的PDSI对应良好,表明该序列具有较强的空间代表性,可以反映河北北部地区的平均相对湿度变化情况。本研究表明研究区相对湿度变化不仅受局地气候控制,还可能受到ENSO影响。     

利用黑松树轮δ13C 重建山东塔山地区近七十年来冬春季节的平均气温

对采自山东塔山的黑松(Pinus thunbergii Parl) 树芯样本进行交叉定年后建立树轮稳定碳同位素序列（δ¹³C 序列）。将得到的树轮δ¹³C 序列进行校正以去除大气CO₂的影响,提取其高频部分分析与气候要素的响应关系,发现黑松树轮δ¹³C 的高频序列与对应年份平均气温的响应比对降水量的响应显著。气温和降水对树轮δ¹³C 的影响均有滞后效应,即塔山地区树轮δ¹³C 能记录冬季气候变化。在相关分析基础上用回归方程重建了山东塔山地区近七十年冬春季节（即上年12 月— 当年5 月）的平均气温,分析发现重建序列有明显的冷暖交替上升的变化趋势。     

兴隆山油松树轮宽度与太阳年辐射总量的关系分析

利用采自兰州市榆中县兴隆山自然保护区的油松树轮资料,建立了研究区域的树轮STD年表。并利用1960?—?2016年该区域的太阳年辐射总量资料,将油松树轮宽度与太阳年辐射总量的年际变化趋势相比较,利用Pearson分析初步探究其相关性。采用滑动相关分析等方法,探讨了研究区域油松树轮宽度与太阳年辐射总量的关系随时间的变化。结果表明：树轮宽度与太阳年辐射总量在年际上存在较为一致的变化趋势,且该树轮宽度标准化年表对研究区域太阳年辐射总量具有一定的指示意义。在此基础上设计转换方程,利用多元回归技术重建了研究区1640?—?2015年的太阳年辐射总量变化历史,重建序列的方差解释量为36.9%（F?=?15.206,p?相似文献   

蒙古高原东部和南部气候要素变化特征及其生态环境影响分析

使用线性回归、趋势倾向性和空间相关等方法对比分析内蒙古辖区蒙古高原东部呼伦 贝尔与南部额济纳旗地区器测时段气候变化特征。结果表明,呼伦贝尔与额济纳旗两地器测时 段全年和生长季（6—9 月）平均温度增温显著,降水无显著共同变化,区域暖干化趋势明显。 年径流总量变化、空间相关结果和周期分析显示,两地气候干湿变化具有同步趋势。全球变暖 背景条件下,内蒙古东部沙地樟子松和西部胡杨面临着相近的气候环境与人类活动双重压力。     

树轮记录的黄河源区过去390 a流量变化

论文利用采自黄河源区的两个样点的祁连圆柏树轮样本建立了区域树轮宽度年表,分析了树木生长与流量的关系,结果表明1—7月的平均流量与树轮宽度密切相关,相关系数达0.73。由此重建了黄河源区过去390 a来的流量变化,统计检验结果表明,重建方程方差解释量高达53.6%。重建序列大体经历了7个丰水期和10个枯水期。周期分析结果表明,重建序列存在着42、18和2~4 a左右的显著变化周期。区域对比结果表明,重建结果与周边其他基于树轮资料的重建序列的干湿变化有较好的一致性,证明了论文重建序列的准确性。     

过去百年吕梁山南端油松生长特征及其与气候变化的关系

理解树木生长对气候变化和人类活动干扰的响应有助于未来森林管理和双碳政策的落实。本文基于采自吕梁山南端的油松（Pinus tabuliformis Carr.）树轮样本建立了标准树轮宽度年表。通过Pearson相关分析发现树轮年表对研究区3—7月土壤湿度（r=0.60,P<0.01,n=37）、5—6月平均最低温度（r=-0.37,P<0.01,n=63）和5月降水量（r=0.31,P<0.05,n=64）响应敏感,说明水分条件（降水和土壤湿度）是影响研究区油松径向生长的主要限制因子,温度则是通过调控土壤湿度进而影响树木径向生长过程。近百年来（1926—2011年）,研究区油松发生了三次生长释放事件（1932年,1977—1980年,2001—2011年）和一次生长抑制事件（1991—1994年）。生长释放事件在次数、持续时间和发生强度上都高于生长抑制事件。适宜（不适宜）的水热组合能够促进生长释放（抑制）,人类活动干扰也能够诱发生长事件。空间相关分析揭示树轮年表与研究区及周边较大范围的气候环境变化密切相关。本研究对深入了解该地区油松树种生长特征及其对气候与人类活动干扰的...     

河南神农山过去162年树轮季节降水重建

采用河南神农山白皮松轮宽序列,重建了该地区1850—2011 年上年9 月至当年6 月降 水量序列,重建方程方差解释量为42.4%。重建序列显示,在过去162 年中,神农山地区经历了 4 次持续时间超过5 年的严重干旱时段：1860—1879,1888—1913,1917—1945,1992—1998, 以及三次较为湿润的时段：1882—1893,1946—1991,1999—2006。发现研究区在1945 年之前 干旱频发,且持续时间较长。在1945 年之后,持续性干旱事件较少发生,降水量有上升趋势。 神农山降水重建序列与由历史文献记录划分的洛阳和郑州二地旱涝指数及亚洲– 太平洋涛动指 数（APO）相关显著。序列中的干旱事件发生时间与陕西、甘肃、宁夏等地的干旱出现较为一致。 空间相关分析结果显示,重建序列和观测序列分别与CRU TS3.10.01 降水序列相关显著且表现出 相似的空间相关模式,表明神农山降水重建序列较为可靠,在一定程度上能代表更大空间范围 的降水变化。功率谱分析表明,降水重建序列存在2.69 年,2.47 年,2.06 年的准周期,暗示研 究区降水变化可能受到与海陆耦合相关的准两年波动和ENSO 的影响。     

从黑龙江省水稻种植面积的时空变化看人类对气候变化影响的适应

1951年以来 ,黑龙江省呈明显的变暖趋势 ,1980年代以来增温尤其明显 ,是全国变暖最显著的地区。对比发现 ,全省水稻种植面积增减的阶段性变化与温度变化阶段之间存在着良好的对应关系 ,但水稻种植面积变化略滞后于温度变化。1980年代中期以来全省水稻种植面积的显著增加 ,特别是北部地区种植面积的显著增加 ,是对1980年代以来显著增温的响应     

甘肃竺尼山油松树轮宽度气候响应

甘肃省中部是东亚夏季风活动边缘带,也是我国北方环境敏感带,降水是制约当地农业社会发展的重要因素,因此对该区域过去降水变化开展研究有重要意义。本文在甘肃中部渭源县竺尼山采集油松树轮样本,建立了STD和RES年表。计算表明,RES年表与上年8月到当年7月的年降水总量相关最高(r=0.59),二者存在比较一致的变化趋势,因此竺尼山RES年表可以代表当地过去降水的变化信息,它与同处于东亚季风边缘带的兴隆山和吐鲁沟的树轮年表(也被用来重建了当地的年降水变化)显著相关。三个地点树轮宽度变化一致,树木径向生长均受控于降水。     

全球CO2倍增对我国自然地域分异及农业生产潜力的影响预测

ＣＯ_２倍增导致全球变暖,并对自然环境产生影响的研究已成为举世瞩目的重大课题。本文在ＩＰＣＣ预告的基础上,分析了气候变化对我国自然地域分异的影响,用６７１个站点资料分析了我国温度带及各自然地区的数量指标、各地区生产潜力及影响生产潜力的因子,将气候变暖增温、温度带北移的界线及降水区向西迁移后干湿地区界线的变化绘制成图,同时预测了农业生产潜力的未来变化。结果表明：全球变暖使我国温暖地区面积增加,半干旱及干旱区水分条件改善,有利于作物生产。