基于雪岭云杉树轮宽度重建过去339年天山中部巴音布鲁克地区夏季NDVI

归一化差异植被指数(NDVI)被广泛应用于植被研究的各个领域,但由于观测时长较短,难以满足长时间尺度的研究需要。基于巴音布鲁克地区雪岭云杉建立了树轮宽度年表(STD),计算年表和NDVI同气象观测数据的相关系数。结果表明:树轮宽度指数和NDVI均与同时段的气象数据具有显著相关。结合宽度年表与6—8月NDVI间的显著正相关(r=0.7,P＜0.01,n=38),使用回归模型重建了研究区过去339年的夏季(6—8月)NDVI变化序列,在1680—2018年,重建序列有4个高植被覆盖时段(1738—1765、1786—1798、1964—1973和2000—2018年)和5个低植被覆盖时段(1690—1714、1825—1834、1850—1880、1895—1920和1945—1955年)。重建结果也反映了天山中部水文气候。与周边重建的对比显示,当开都河径流量增加,且研究区处于较为潮湿的环境时,植被覆盖相对较高,反之植被覆盖偏低。重建序列的极值也捕捉了历史文献中一系列自然灾害。混合单粒子拉格朗日综合轨迹模型(HYSPLT)后向轨迹模型和风场分析表明,NDVI异常受到西风带来的降水影响。     

南京地区近二十年来雪松树轮的稳定碳同位素与气候重建

对采自南京太平门的雪松（Ｃｅｄｒｕｓ ｄｅｏｄａｒａ （Ｒｏｘｂ．）Ｌｏｕｄ．）树轮α－纤维素的δ＾１３Ｃ与气候各要素的回归方程,并进行了气候重建,重建值与观测值吻合较好,表明南京地区树轮α－纤维素稳定碳同位素与５～７月平均降雨量及５～９月平均气温显著相关,重δ＾１３Ｃ对应于５～７月的少雨和５～９月的高温,轻δ＾１３Ｃ对应于５～７月的多雨和５～９月的低温,在一定程度上反映了东亚季风盛行区树木生长与     

黑龙江漠河兴安落叶松与樟子松树轮生长特性及其对气候的响应

树木年轮 (简称树轮 ) 气候学是监测与重建全球气候变化的重要方法之一。针叶树树轮的生长能反馈出气温的变化, 在高纬度地带尤为明显。该文分析了生长在我国最北部的兴安落叶松 (Larixgmelinii) 与樟子松 (Pinussylvestrisvar.mongolica) 的树轮密度和宽度的特性。落叶松最大密度、晚材平均密度、早晚材宽度和轮宽都远高于樟子松。樟子松的所有密度变量的样本方差都明显高于兴安落叶松, 宽度变量的样本方差却明显低于兴安落叶松。两树种密度变量的差值年表显著相关, 宽度变量之间没有显著相关关系。落叶松与樟子松的晚材密度的形成受 7、8月的最高温控制。另外, 樟子松的晚材还与生长季节的长短相关。落叶松的年轮宽度对生长季节开始前的温度敏感, 而樟子松的轮宽对气候变量没有很好的响应。结果表明, 落叶松与樟子松的树轮最大密度都与生长季后期的温度显著相关, 两树种的树轮信息对气候变化的重建有很大的潜力。     

基于油松树轮重建陕西省镇安县165年以来3—4月平均最高气温

采集木王国家森林公园的油松树轮样芯,建立树轮宽度标准化年表(STD),与镇安气象站的气候因子进行相关分析,利用线性回归分析重建了镇安县1853—2017年(165年)3—4月平均最高气温。结果表明:树轮序列与3—4月平均最高气温相关性最大(r=0.596,n=60,P<0.01)。3—4月平均最高气温重建方程的方差解释量为33.2%,重建方程稳定可靠,结果可信。重建序列中偏暖年份出现25次,偏冷年份出现29次,偏暖年份较多地伴随着洪涝事件,偏冷年份较多地伴随着干旱事件。重建序列存在明显的冷暖变化,存在2个偏冷时期(1902—1917年、1953—2000年)、4个偏暖时期(1868—1892年、1917—1937年、1941—1953年、2001—2012年)。重建序列有明显的2～7、8～15、18～28、75～96、100～125年周期变化特征,其中准113、88、22年的周期变化分别为时段内的第一、第二及第三主周期,这些周期性变化可能与太阳活动、季风和厄尔尼诺-南方涛动的变化存在一定的关系。     

近144年来秦岭太白山林线区3-6月平均气温的重建

秦岭太白山林线植被因海拔较高且受人为扰动较轻,对气候变化的响应尤为敏感,为获取过去气候变化信息提供了可靠代用资源。然而,结合树木年代学方法及Arcgis空间插值功能进行秦岭林线气候变化重建的工作至今仍处于空白。利用采自太白山林线地带太白红杉(Larix chinensis)所建立的树轮宽度资料,与提取自太白山保护区气温栅格数据中的采样点位置气象数据进行相关分析。结果表明,太白红杉与3—6月平均气温相关性最显著,采用线性回归建立了两者的拟合模型,剔除重建方程中的1997、1998年之后,方差解释量达57.2%(调整自由度后为55.5%);重建气温序列显示偏冷时段平均跨度(16年)较偏暖时段平均跨度(10.8年)长,偏冷时段有:1870—1881年、1903—1918年和1977—1996年;偏暖的时段有:1882—1892年、1919—1929年和1997—2013年;在1931—1978年这一时期,气温相对稳定,1988年之后升温强烈;周期分析显示近144年以来3—6月气温存在22—31 a,18—22 a以及10—13 a的3个振荡周期,可能与大尺度气候驱动及太阳活动存在联系。以上结果均得到历史记录以及周边重建结果的支持。     

基于树轮宽度数据重建的阴山东部过去399年降水变化

基于阴山东部油松树轮样芯,建立采样区域树轮宽度年表,并计算器测时期(AD 1952—2007)月均温和月降水量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9月至当年6月降水量变化的相关性最高(r=0.73,n=56,P<0.01),基于此重建了阴山东部过去399年(AD 1619—2017)上一年9月至当年6月的降水量变化历史。该重建解释了器测时期上一年9月至当年6月降水量54.9%的方差,经“留一法”交叉验证和分段独立检验证明,重建方程稳定可靠。在年代际尺度上,过去399年存在4个湿润时期(AD 1619—1663、AD 1705—1711、AD 1945—1963和AD 1979—2017)和4个干旱时期(AD 1734—1767、AD 1786—1814、AD 1839—1867和AD 1888—1942)。其中,AD 1979—2017是最湿润的时期,而AD 1888—1942是干旱持续最长的时段,包含最干旱时期1920s晚期。功率谱分析显示,过去399年该区降水具有2～7年和125年准周期变化。通过与邻近区域重建对比及空间相关分析表明,本降水重建序列可以较好地代表研究区域的降水变化。     

基于油松树轮重建晋东南地区近296年来1—6月降水变化

区域历史气候变化研究受观测数据限制,不利于认识长时间尺度上气候变化情况。本研究采用山西省东南部油松树轮样芯,建立采样区树轮年表,分析降水变化与树轮宽度年表之间的关联。结果表明: 树轮差值年表(RES)与1—6月的降水量变化有较好的相关性,(r=0.636,n=59,P<0.01)。采用线性回归方法分析山西省东南部区域1724—2019年1—6月的降水重建序列,方差解释量为40.4%,经检验重建方程稳定可靠。对降水重建序列特征分析表明,1724—2019年存在10个极端干旱年和6个极端湿润年,经历了6次干旱期(1742—1771、1830—1848、1872—1894、1917—1945、1961—1981和1990—2019年)、4次湿润期(1727—1741、1772—1829、1849—1871和1895—1916年)。最长干旱期为1742—1771、1990—2019年,最长湿润期为1772—1829年。对于过去296年,降水变化序列存在2.3、3.2～3.3、3.7～3.8、6.3～6.7和8.3～8.7年周期变化特征,其中2.3年的周期与“准两年脉动”周期重合,3.2～3.3、3.7～3.8和6.3～6.7年的周期可能与厄尔尼诺和南方涛动的变化存在一定关系。空间相关分析表明,重建降水序列能够较好地代表研究区域范围的降水变化。     

树轮宽度记录的额尔齐斯河上游地区过去291年的降水变化

利用采自额尔齐斯河上游6个采点的西伯利亚云杉(Picea obovata Ledeb)树轮样本建立了区域树轮宽度年表。与气候要素的相关分析表明,该地区树木径向生长主要受降水制约,区域树轮宽度年表与富蕴气象站上年7月至当年6月的降水总量相关显著。在此基础上建立了转换方程,重建了额尔齐斯河上游地区1722—2012年上年7月至当年6月的降水总量,方差解释量高达55.1%(调整自由度后为54.2%)。重建结果显示,该地区过去291年间存在9个降水偏多的时期和8个降水偏少的时期。降水重建序列还存在2.1a和3.2a的显著周期及2.3、21.6、24.3a的较显著周期,并且在1876—1877年及1983年前后发生了降水突变。空间相关分析表明,重建的上年7月至当年6月降水量对额尔齐斯河上游阿勒泰地区的降水量具有很好的空间代表性。此外,重建结果还与周边地区其他基于树轮资料重建的降水序列的干湿变化有较好的一致性。     

利用树木年轮宽度资料重建长白山地区过去240年秋季气温的变化

分析了长白山地区水曲柳年轮宽度变化与气候要素的关系,重建了该地区过去240年来的秋季平均气温。结果表明,当年秋季平均气温与树轮宽度显著正相关(P<0.01);重建方程为Tavg=6.001+6.316XRES,方差解释量为38.6%,调整后方差解释量为35.8%。该地区近240年来秋季气温波动明显,有8个较寒冷时期和6个较温暖时期,其中,1816、1817、1818年的温度低于总体平均值的差值超过1℃,6个较温暖时期中,1794、1795、1796、1797年的温度高出平均温度的差值超过1℃,其他时段的温度变化均在总体平均值上下1℃范围以内。周期分析结果表明,近240多年以来长白山地区秋季平均气温具有显著(P<0.05)的3～5年及较显著(P<0.1)的8～16年的周期。     

利用树木年轮重建赣南地区1890年以来 2-3月份温度的变化

采用树木年轮气候学方法,利用江西赣南地区马尾松(Pinus massoniana)的年轮宽度资料,分析了马尾松径向生长与气候要素变化的相关及响应关系,结果表明赣南地区马尾松径向生长与当年2—3月份的平均温度相关性最高。在响应分析的基础上,重建了江西赣南地区1890年以来2—3月份温度的变化历史。重建序列显示在过去119a中研究区存在3个较为明显的冷期(1892—1906年、1918—1922年、1944—1957年)和3个明显的暖期(1909—1917年、1959—1968年和1998—2008年)。     

川西雅江地区过去567年3—8月干旱变化的树轮重建

使用零信号去趋势法建立了四川甘孜州拉日玛采点川西云杉标准化树轮宽度年表。结果表明: 云杉树轮年表与雅江3—8月一个月时间尺度的标准化降水蒸散指数(SPEI1)间存在显著正相关。由树轮年表当年与次年序列重建了雅江地区1442—2008年3—8月SPEI1指数变化,方差解释量达42.8%。重建序列主要揭示了历史时期SPEI1的低频变化。川西雅江地区3—8月SPEI1在过去567年中存在1442—1465年、1516—1601年和1836—2008年3个偏湿阶段,位于其间的为2个偏干阶段;重建序列在1455—1762年间存在显著变干趋势,而1833—1950年具有显著变湿趋势,1959—2008年的变湿趋势最为明显;3—8月SPEI1重建值在1512、1733、1767、1831、1941、1957和1975年发生了从干旱向湿润的突变,而在1684年与1961年则相反。与周边气候重建序列的对比显示,川西雅江地区3—8月SPEI1重建序列的低频变化与青藏高原东北部年降水量和祁连山东段北坡SPEI05指数的变化具有一定相似性。该重建序列对青藏高原东部及青海南部的3—8月SPEI1变化具有较好的代表性。     

油松树轮指示的秦岭中部过去194年5—7月NDVI变化

由于归一化差异植被指数(NDVI)观测记录较短,对长时间尺度的NDVI变化研究较少,限制了我们对于全球变暖背景下气候驱动的植被生产力变化及其影响的理解。本研究利用陕西秦岭中部油松树轮样本建立区域树轮宽度指数年表,基于秦岭中部区域年表与5—7月NDVI的较高相关(r=0.624,P<0.01,n=34),利用线性回归模型重建秦岭中部1825—2018年5—7月NDVI变化,方差解释量为38.9%。空间分析表明,重建序列能够较好代表研究区范围内NDVI变化。重建序列表明,秦岭中部过去近194年经历了6个高值期和5个低值期,其中2006—2018年植被生长最好,即在最近的升温停滞期,秦岭中部植被生长呈显著恢复性生长。NDVI低值期与研究区区域干旱事件有着良好的对应关系。小波分析表明,重建序列存在2～4、12～16年准周期。SEA分析表明,重建序列在厄尔尼诺年出现显著下降,而在拉尼娜年事件发生后第1年至第3年出现显著上升。预测油松生长在SSP2-4.5、SSP3-7.0和SSP5-8.5情景下会略微上升。     

基于黄山松树轮重建华东天目山地区1809—2018年4—7月平均气温

利用浙江北部西天目山高海拔黄山松树轮样品,建立了340年的整轮、早材和晚材宽度年表,根据子样本信号强度大于0.8的标准,确定年表的可靠时段为1810—2019年,通过对年表与气候要素进行相关分析,研究了树轮生长对气候的响应。结果表明: 黄山松径向生长对气温的响应远高于对降水的响应。综合考虑原始序列和一阶差序列相关分析结果,发现早材宽度与上年生长季前期平均气温、平均最高气温显著相关,晚材宽度与上年5月和当年9月平均气温、平均最高气温显著相关。整轮响应时段与早材较为一致,但相关性较低。最优相关组合为早材宽度与上年4—7月平均气温。基于这一关系,重建了华东天目山地区1809—2018年4—7月平均气温,方差解释量达61.5%,原始序列和一阶差序列均通过分段检验。重建气温序列中的偏冷时段为1834—1964年,偏暖时段为1809—1833和1965—2018年。20世纪60年代以来,气温进入快速上升阶段,从低频趋势上看,20世纪80年代之后气温达到过去210年来的最高水平。空间相关分析表明,重建序列较好地代表了华东地区气温的变化情况,与华东地区的区域重建序列对比也具有较好的一致性。黄山松在华东地区古气候重建方面具有较大潜力。     

基于树轮记录的阿尔泰山中段1798年以来6-7月平均最低气温变化研究

通过分析新疆阿尔泰山中段西伯利亚落叶松树轮宽度年表与气候因子的相关关系证明6-7月平均最低气温是研究区树木径向生长的主控气候因子（r=0.649,P<0.001）。利用线性回归方法构建了阿尔泰山中段1798-2017年6-7月平均最低气温方程,通过计算重建方程方差解释量（41.1%）和利用逐一剔除法对重建方程各项参数进行了稳定性检验,证明了重建方程是稳定可靠的。分析重建的平均最低气温年际变化表明,研究区经历了4个暖期（1906-1919年、1922-1935年、1945-1960年和1997-2017年）和4个冷期（1816-1831年、1840-1867年、1869-1886年和1888-1905年）,并且与相邻地区平均气温重建序列冷暖变化阶段一致。基于多窗谱分析结果发现重建6-7月平均最低气温序列存在2a、2.4a、2.8-3a、11a、20-22a左右的变化周期,表明研究区气候变化主要受厄尔尼诺-南方涛动（ENSO）、太阳黑子活动和全球海温变化（SST）驱动。本研究为系统掌握阿尔泰山气候变化规律和科学预测未来气候变化提供了依据。     

基于树木年轮定量重建过去50年贵州典型森林优势树种的地上生物量与生产力变化

利用树木年轮宽度结合树木生物量方程,重建了贵州3个地区典型森林(2个常绿与落叶阔叶混交林和1个典型常绿阔叶林)6个优势树种(天龙山:化香树Platycarya strobilacea、安顺润楠Machilus cavaleriei;茂兰:化香树、马尾松Pinus massoniana;雷公山:华山松Pinus armandii、白梓树Pterostyrax psilophyllus)以树木个体为单元的地上生物量(AGB)与地上净初级生产力(ANPP);比较了喀斯特与非喀斯特地区树木AGB与ANPP的差异;并研究了近50年气候变化对ANPP的影响。结果显示,针叶树的平均年轮宽度大于阔叶树,喀斯特地区针叶树和阔叶树的平均树木年轮宽度,分别小于非喀斯特地区针叶树和阔叶树的平均树木年轮宽度。喀斯特地区树木的AGB及其变异幅度均小于非喀斯特地区树木。近50年来,喀斯特地区阔叶树与针叶树的ANPP平均分别为(2.4±1.2) kg a^-1株^-1和(4.6±4.1) kg a^-1株^-1,显著低于非喀斯特地区阔叶树...