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。     

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。     

大兴安岭库都尔地区兴安落叶松年轮宽度年表及其与气候变化的关系

基于建立的大兴安岭库都尔地区兴安落叶松树轮宽度年表,分析了兴安落叶松树轮宽度年表与该区温度、降水和帕尔默干湿指数(PDSI)等主要气候因子之间的关系.结果表明:研究区5月和7月的温度与兴安落叶松年轮宽度变化呈极显著负相关关系(P0.01);虽然降水与年轮宽度变化没有表现出显著的相关关系,但6—8月PDSI与年轮宽度变化显著相关(P0.05),说明兴安落叶松的生长明显受区域水热条件共同控制,且以5月和7月最显著.兴安落叶松树轮宽度年表与诸如太平洋年代际振荡(PDO)等大尺度气候系统波动的低频系数和高频系数之间呈显著相关,说明太平洋气候系统的波动对该区树木径向生长具有显著影响.     

河北太行山南段树木年轮指示的167年来相对湿度变化研究

研究建立了河北太行山南段侧柏(Platycladus orientalis)树轮宽度年表,分析树木径向生长对水热变化的响应,构建了研究区167年来相对湿度变化序列。结果表明,侧柏树轮宽度与6月降水显著正相关,与5—7月逐月均温和最高温均显著负相关,侧柏径向生长受到春末夏初水热条件的显著制约。研究区167年来干湿变化明显,明显的干旱期有1876—1877,1900—1901,1904—1912,1918—1921,1926—1930和1933—1935年,湿润期有1871—1873,1882—1884,1888—1890,1893—1895,1953—1956,1971—1972和2002—2003年。5—7月相对湿度变化与旱涝等级负相关达到0.01显著水平。周期分析表明,167年来5—7月相对湿度变化存在2—4年、7.71年和60年左右周期,可能与太平洋活动、太阳活动有一定关联。     

利用树木年轮宽度资料重建川西卧龙地区过去159年夏季温度的变化

根据川西卧龙地区林线位置岷江冷杉(Abies faxoniana)的年轮宽度资料, 分析了该地区树木年轮宽度与气候要素的关系, 并重建了该地区1850年以来夏季(6-8月份)温度的变化历史。结果表明: 川西卧龙地区在过去159年来的温度变化上, 最为明显的特征是20世纪40年代以来的显著变暖趋势, 而在20世纪40年代以前的温度明显偏低, 主要的低温时期在1850-1870年和1890-1930年。该温度序列的冷暖期与附近地区的冰芯、冰川进退资料, 以及对于夏季温度响应敏感的树轮年表都有着较好的对应关系, 这表明重建序列记录了可靠的区域尺度的温度信号。对重建温度序列的小波分析表明, 较为明显的有2-8年和10-16年的周期, 而这些周期可能与厄尔尼诺-南方涛动气候系统和太阳活动周期有一定的关系。     

长白山北坡不同林型内红松年表特征及其与气候因子的关系

运用树木年轮学的基本原理和方法,选取了长白山北坡保存完好的典型性植被阔叶红松林,探讨了杨桦红松林和椴树红松林内建群种红松(Pinus koraiensis)径向生长对气候要素的响应.结果表明,长白山北坡红松的径向生长对降水较为敏感,杨桦红松林和椴树红松林中,红松年轮宽度均与当年7月以及上一年9月的降水呈显著正相关关系.不同林型内红松的生长与气候因子的关系也有差异.椴树红松的年轮宽度还与上年7月的降水显著负相关,与当年3、4月份的平均气温呈显著正相关.而杨桦红松林内红松年轮宽度和平均温度没有显著的相关关系.特征年分析进一步验证了响应函数相关分析的结果,即当年生长季以及上年生长季末的降水充足促进了红松的径向生长;椴树红松林中,初春温度的升高有利于红松的生长.     

长白山地区生长季降水不均匀性特征

利用长白山地区13个台站1960-2007年逐日降水资料,采用降水集中度和降水集中期的概念,提出降水集中时段的指标,并应用这些指标分析了该地区生长季降水特征.结果表明:历年降水集中度平均为0.31,年际、年代际变化特征明显;降水集中度准10年周期波动比较明显;从降水集中度的站间差异看,具有明显的空间非均一性;历年降水集...     

沈阳福陵油松年轮对全球性气温波动的响应

研究了沈阳福陵油松年轮宽度变化与沈阳地区以气温为主的气候因子和1880年以来的全球气温、全球陆地和海洋温度以及北半球气温等温度变化的关系.结果表明:沈阳油松年轮宽度与全球气温变化、全球陆地和海洋温度变化和北半球气温变化有一定的相关性,而且3个大空间尺度的温度波动和沈阳当地气温对油松年轮宽度的影响较一致:冬季12、1月的气温和春季4、5月的气温对油松生长影响显著(P<0.05).油松年轮宽度和3个大尺度温度序列存在3～8年公共准周期变化,其19.3年和23.2年准周期可与3个大尺度温度变化均含有的20.8年的准周期对应.说明沈阳油松年轮宽度与不同尺度的温度波动呈正相关,升温变化在过去大部分时期对沈阳油松年轮生长存在积极的影响.     

基于SPI的石羊河流域气候干湿变化及干旱事件的时空格局特征研究

利用石羊河流域4个气象站1960—2013年逐月降水量资料,应用标准化降水指数(SPI)、游程理论等方法,分析石羊河流域近54年的气候干湿变化及不同时间尺度干旱事件时空演变特征。结果表明:1不同时间尺度SPI对降水量变化的敏感程度存在较大差异,时间尺度越小,SPI对一次降水的反应越明显。2石羊河流域年代际、年际和季的SPI在波动中均呈增加趋势,其中,冬季湿润化速度最快,对年湿润化过程的贡献最显著。31960—2013年,石羊河流域不同时间尺度干旱事件持续时间、干旱程度和干旱强度均呈减少趋势,且波动渐趋平缓;石羊河流域农业干旱和水文干旱最严重的时期分别为1964—1965年和1962—1964年。4两种时间尺度干旱事件持续时间的减少速度从上游至下游均逐渐变慢,上游乌鞘岭地区是农业干旱持续时间最长区域,永昌和下游民勤地区是水文干旱持续时间较长区域;两种时间尺度干旱事件干旱程度减少速度最快区域均在上游乌鞘岭地区;武威和民勤地区3月尺度干旱强度稍有上升,其它地区不同时间尺度干旱事件干旱强度均呈下降趋势,永昌地区是多尺度干旱事件干旱强度较大区域。     

云南石林地区喀斯特山地萌生团花新木姜子年轮特征与环境因子的关系

树木年轮记录着树木生长过程中气候和环境因子的变化。该文采用树木年轮分析方法研究云南石林地区萌生生长的团花新木姜子树干年轮特征与环境因子之间的相互关系。结果表明：团花新木姜子萌生个体具有显著的差异性;其不同样树之间年轮宽度和年轮指数变化幅度较大,随着基径的增大,年轮指数与年轮宽度也逐渐增大;年轮指数与雨季降水呈正相关,而与干季降水和5、6、11和12月的温度呈负相关,但相关性均未达到显著水平。这表明退化迹地上萌生生长的团花新木姜子个体对降水和温度年间变化有较强适应能力和个体调节能力。     

Growth-climate response and drought reconstruction from tree-ring of Mongolian pine in Hulunbuir,Northeast China

Aims Drought affected by atmosphere–ocean cycle is a dominant factor influencing tree radial growth of sandy Mongolian pine (Pinus sylvestris var. mongolica) and regional vegetation dynamics in Hulunbuir, China. However, historical droughts and its correlations with tree radial growth and atmosphere–ocean cycle in this area have been little tested. Methods We developed tree-ring chronologies of Mongolian pine from Hulunbuir, Inner Mongolia, China and analyzed the correlations between tree-ring width index, the normalized difference vegetation index and Palmer drought severity index (PDSI), then developed a linear model to reconstruct the drought variability from 1829 to 2009. Long-term trends and its linkages with atmosphere–ocean cycle were performed by the power spectral, wavelet and teleconnection analysis.Important findings The local moisture variations affected largely the regional vegetation dynamics and tree-ring growth of Mongolia pine in the forest–grassland transition. Using tree-ring width chronology of Mongolian pine, the reconstruction explains 49.2% of PDSI variance during their common data period (1951–2005). The reconstruction gives a broad-scale regional representation of PDSI in the Hulunbuir area, with drought occurrences in the 1850s, 1900s, 1920s, mid-1930s and at the turn of the 21st century. Comparisons with other tree-ring drought reconstructions and historical records reveal some common drought periods and drying trends in recent decades at the northern margin zones of the East Asian summer monsoon (EASM). The drying trends in these zones occurred earlier than weakening of the EASM. A REDFIT spectral analysis shows significant peaks at 7.2, 3.9, 2.7–2.8, 2.4 and 2.2 years with a 0.05 significance level, and 36.9, 18.1 and 5.0 years with 0.1 significance level. Wavelet analysis also shows similar cycles. Drought variations in the study area significantly correlated with sea surface temperatures in the western tropical Pacific Ocean and middle and northern Indian Ocean, and the Pacific Decadal Oscillation and North Atlantic Oscillation. This suggests a possible linkage with the El Ni?o-Southern Oscillation, the EASM and the Westerlies.     

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。     

Warm-induced aridification in eastern Inner Mongolia evidenced by tree rings

To explore the relationship of long-term drought variations with climate warming, the relative humidity from April to September (RH₄₉) in eastern Inner Mongolia was reconstructed based on tree-ring width over the past 135 years. There was also good correlation between the ring-width index and the average April–September temperature at a low frequency. The dry and wet periods in the reconstruction generally coincided with other nearby reconstructions and corresponded with warm and cold periods, respectively, indicating that the low-frequency reconstruction could reflect decadal temperature variations in the study area. It was also found that there was significant correlation between RH₄₉ and temperature on decadal scale, while for RH₄₉ and precipitation, they correlated well on annual scale. Temperature dominates the trend in RH₄₉ at low frequency, and precipitation affects the annual variations. The profound drying trend since 1950 AD in the study area resulted from a large warming component, which outweighed the slight reduction in precipitation. In addition to the land surface temperature influencing drought conditions via water evaporation, the sea surface temperature of the Pacific Ocean may also have affected drought conditions in the study area by dominating water vapor sources. Therefore, temperature is the main cause of regional drought tendencies.     

河北木兰围场油松年轮生态学的初步研究

运用树木年轮气候学方法,研究了河北木兰围场油松的生长与气候要素之间的关系.结果表明：油松生长对环境变化十分敏感,以早材最为敏感.5、6月气温与油松生长存在显著的负相关关系;6月的降水和相对湿度对油松早材的生长有促进作用, 上年9月到翌年9月的降水对油松生长有更强的促进作用;12月到翌年3月的相对湿度对油松晚材生长的促进作用较干旱和全轮显著;油松的生长与大尺度气候波动存在一定的相关性.1951—2006年间,围场地区增温明显.随气温的升高,油松生长对温度和降水的敏感性下降,且有向相反方向转变的趋势.百年尺度上5—6月平均气温的重建值与观测值差异较大,说明当地油松的宽度生长对气候因子变化的敏感性波动较大.     

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。     

Drought variations in the middle Qilian Mountains,northeast Tibetan Plateau,over the last 450 years as reconstructed from tree rings

Based on the tree-ring width chronology of Sabina przewalskii Kom., a 450-year Palmer Drought Severity Index (PDSI) series was reconstructed in the middle Qilian Mountains, northeast Tibetan Plateau. During the calibration period of 1957–2004, the predictor variable accounts for 47% of the variance in the modeled PDSI data. There were three sustained severe multiyear droughts during the periods of 1705–1723, 1814–1833, and 1925–1941 before the instrumental period of 1957–2004, while no drought event lasting longer than 10 years occurred during the instrumental period. Although the modeled PDSI during the 1957–2004 period adequately assessed the intensity of the multiyear droughts for the last 450 years, the potential for prolonged droughts was underestimated. In the multidecadal scale, the drought of 1640–1730 had the greatest magnitude and the longest duration, the drought of 1808–1846 had the highest intensity, and the drought of 1917–1973 was moderate. Both the multiyear and decadal scale droughts in the middle Qilian Mountains corresponded to the droughts in the northeast Tibetan Plateau, demonstrating that drought occurrences in the northeast Tibetan Plateau are synchronous in decadal to multidecadal scales. The drought variations in the middle Qilian Mountains have significant periodicities of 2.05–2.31, 54.44, 98, and 122.5 years at a 99% confidence level.     

Tree-ring based December–February precipitation reconstruction in the southern Zagros Mountains,Iran

We developed the first tree-ring width chronology from Quercus brantii Lindel for the period 1796–2015 in the southern Zagros Mountains, Iran, using standard dendrochronological procedures. Climate-growth relationships revealed that DecemberöFebruary precipitation has strong positive effects (r = 0.66; P < 0.01) on the species’ growth while mean temperature during the growing season has strong negative effects. Spatial correlations with Palmer Drought Severity Index (PDSI) and gridded precipitation data revealed that the chronology contains regional climate signals and tree growth variations may represent precipitation fluctuations over large areas of the Middle East. The linear regression model accounts for 44% of the actual DecemberöFebruary precipitation variance. The reconstructed precipitation revealed that over the period 1850–2015 extreme dry years occurred in 1870-71, 1898, 1960 and 1963-64, and extreme wet years occurred in 1851, 1885, 1916 and 1921 in the southern Zagros region. The longest dry period lasted 16 years and occurred from 1958 to 1973. Two-year consecutive wet and dry events showed the highest frequencies and the average length of dry and wet events were 2.9 and 3.6 years over the reconstructed period. Correlations between the long-term reconstructed precipitation and the North Atlantic Oscillation (NAO), Southern Oscillation Index (SOI), and Pacific Decadal Oscillation (PDO) confirmed the effects of teleconnection patterns on precipitation in the southern Zagros region.