天山东部西伯利亚落叶松树轮生长对气候要素的响应分析

天山东部西伯利亚落叶松的树木年轮学研究可以看出：森林上限树轮宽度年表之间相关性较高而下限年表间相关稍低,表明下限小生境要素对树木生长干扰较大。森林上下限树轮年表中样本的总解释量（ESP）和信噪比（SNR）都比较高,说明树木中都含有较多的环境信息;但标准年表中平均敏感度（M．S．）和轮宽指数的标准差（S．D．）都是森林上限数值低于下限,这表明森林上限树木生长对环境变化响应的敏感性降低;相关分析和响应分析也发现森林下限生长的树木对气候因子的响应较为显著。就温度而言,森林上限和下限表现基本一致,树木生长多与温度负相关,其中下限树木生长与春季均温和3．6月份均温显著负相关;降水表现出一定的差别,上限树木生长与春季、夏季及年降水量有较高的负相关,而对下限树木生长影响最大的则是冬季和3—6月份降水。湿润指数与降水基本一致即上限呈负相关而下限正相关,温暖指数全为负相关,寒冷指数下限负相关显著;显然该地区森林上下限树木生长的生态模式存在着一定的差异。研究发现,冬春季节的不同水热组合则是形成树木年轮宽窄的限制因素;同时,前期生长的滞后效应对年轮形成有重要的影响。     

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。     

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.     

川西亚高山不同年龄紫果云杉径向生长对气候因子的响应

运用树木年轮气候学的基本方法,建立王朗自然保护区紫果云杉在集中分布上限区域的年轮宽度年表,选取差值年表分析不同年龄云杉的径向生长同逐月气候因子的相关及响应关系,结果显示:幼龄组云杉年表的敏感度高于中龄组和老龄组云杉,幼龄组云杉对生长季前及生长季的气温状况显著正相关;中龄组云杉年表仅与当年4月份和7月份的月平均最低气温显著正相关;老龄组云杉的年轮宽度指数同上年生长季(上年8月份)的月平均气温和月平均最低温显著负相关,上年生长季高温的"滞后效应"在老龄组云杉体现的更为突出;幼龄组与中龄组云杉对当年6月份降水持续增加显示出明显的负相关关系,上年12月份的降水会对幼龄组和老龄组云杉径向生长不利。研究表明幼龄组云杉包含的气候信息要优于中龄组和老龄组云杉,在该区域进行相关研究时应根据研究需要选取不同年龄跨度的云杉年表。     

不同去趋势方法的新疆东天山高低海拔雪岭云杉树轮宽度年表对气候的响应

利用新疆东天山高低海拔雪岭云杉(Picea schrenkiana Fisch.et Mey.)年轮样本,采用样条函数法、负指数函数法和区域曲线法3种去趋势方法研制树轮宽度标准化年表,通过分析不同去趋势方法的新疆东天山高低海拔云杉树轮宽度标准化年表特征、年表与气候响应的关系和年表间在不同频域互相关,及其与其它资料对比发现:(1)3种去趋势法对东天山年表质量影响较小,低海拔树轮年表含有更多可靠的气候变化信息。(2)高海拔的雪岭云杉树木径向生长与6—9月平均气温均呈显著正相关,其中标准化树轮年表与7月平均气温相关系数达0.553(P0.01,n=58),夏季温度可能是东天山高海拔雪岭云杉径向生长的主要限制因子;低海拔雪岭云杉树木径向生长与春季降水显著正相关,同时与春季平均气温显著负相关,春季高温和缺水共同作用的春旱可能是影响低海拔雪岭云杉径向生长的主导因子,且负指数函数年表对气候响应更敏感。(3)区域曲线法能够保留树轮标准化年表中更多低频信息,但优势不明显。高低海拔标准化年表在低频域相关系数较大,并和历史干旱事件有很好的对应。在东天山高低海拔雪岭云杉的去趋势方法研究中,负指数函数法比样条函数法和区域曲线法更适合。     

天山东西部雪岭云杉径向生长对气候变暖的响应差异

运用树木年轮气候学方法,研究了天山东西部森林上下限雪岭云杉(Picea schrenkiana)树木生长与气候因子的关系,以期揭示不同地区雪岭云杉径向生长对气候因子响应的差异及气候变暖影响下雪岭云杉的敏感性。结果表明:(1)昭苏地区年轮年表的统计特征更显著,比哈密地区树木径向生长对气候因子的响应更敏感;(2)2个地区树木生长受温度与降水的综合影响,从西部到东部,森林下限树木径向生长与温度的响应由显著正相关转为显著负相关;而森林上限树木生长与降水的关系由显著负相关转变为显著正相关;(3)进入快速升温阶段,气候条件对昭苏和哈密地区森林下限雪岭云杉生长的影响增强,而对哈密地区森林上限雪岭云杉生长的影响减弱;(4)随着温度升高,昭苏森林下限和哈密森林上下限的雪岭云杉径向生长与气候因子的关系均出现了显著变化。快速升温后,4月温度对哈密森林上限树木径向生长的促进作用显著增加,6月温度对昭苏和哈密森林下限树木生长的抑制作用显著增加,而对哈密森林上限树木生长的促进作用显著减弱;5和6月份降水分别对昭苏森林下限和哈密森林上限雪岭云杉径向生长的促进作用显著增加;4月温度和10月降水对哈密森林下限树木生长的抑制作用显著减弱。昭苏森林上限降水能够满足树木生长,气温升高对树木生长与气候因子关系的影响不显著。     

云南小中甸地区丽江云杉径向生长对气候变化的响应

丽江云杉原始林是云南省香格里拉县小中甸地区的主要森林类型.本文采用树轮年代学的方法分析了丽江云杉年轮宽度对气候变化的响应;选取相对保守的结果负指数曲线或线性回归拟合生长趋势建立年表,进行了不同时间尺度的气候因素与差值年表(RES)序列的相关及响应函数分析,并利用特征年分析了产生宽窄年轮的原因.结果表明:研究区丽江云杉的径向生长与温度升高在1990-2008年存在一定的“分离现象”;上一生长季的水热状况是限制丽江云杉当年生长的主要气候因子,特别是上年7月的气温对当年径向生长具有负反馈作用,而上年7月的充足降水则促进当年的径向生长;上年生长季温度与降水变化的相反趋势是导致宽窄年轮形成的主要原因;丽江云杉的生长对帕尔默干旱指数(PDSI)的变化不敏感.     

普达措国家公园2个针叶树种径向生长对温度和降水的响应

基于树轮年代学方法,利用普达措国家公园海拔上、下限丽江云杉(Picea likiangensis)和长苞冷杉(Abies georgei)树轮宽度资料,构建差值年表并分析其与温度和降水的关系,阐明影响该区域2个主要针叶树种径向生长的主要气候要素。结果表明:(1)海拔下限丽江云杉径向生长同时受到温度和降水的影响:与上年11月平均温、当年生长季后期(9—10月)平均温和上年7月降水呈显著正相关;(2)海拔上限丽江云杉径向生长只受温度影响,与上年生长季后期平均温呈显著负相关,与当年生长季盛期(6—8月)平均温呈显著正相关;(3)长苞冷杉径向生长只与温度表现出显著相关性,海拔下限的生长与上年11月平均温呈显著正相关,海拔上限的生长与当年生长季盛期平均温呈显著正相关。结果可为气候变化对滇西北高原树木生长影响研究提供参考,为滇西北高原森林生态系统管理与保护提供理论依据。     

祁连山东部不同树种径向生长对气候因子的响应

为研究祁连山东部不同树种树木径向生长对气候因子响应的差异,采集青海云杉(Picea crassifolia)和祁连圆柏(Juniperus przewalskii)两个树种的树木年轮样芯,建立树轮宽度年表,并分析不同类型年表与24个时间尺度气候因子的相关性。分析年表参数发现,青海云杉的差值年表质量优于标准年表,祁连圆柏则相反。青海云杉树轮宽度年表包含的气候信息丰富度多于祁连圆柏。祁连圆柏对温度的响应要强于青海云杉,主要与前一年6—7月、前一年9月以及当年5—8月均温呈显著负相关,青海云杉对降水的响应要强于祁连圆柏,主要与前一年9月、当年7—8月累积降水呈显著正相关。两树种的径向生长均受到干旱胁迫,全球变暖背景下,这种胁迫会加剧,因此需要加强对祁连山森林的保护和管理。     

天山东部不同海拔西伯利亚落叶松对气候变暖的响应分析

利用树木年轮气候学方法,探讨了在气候变暖情景下,天山东部上中下限西伯利亚落叶松（Larix sibirica）树木径向生长与气候因子之间的响应关系,并利用冗余分析对其关系进行了验证。结果表明：不同海拔的差值年表（RES）要比标准年表（STD）的特征参数大,具有更高的信噪比和平均敏感度,含有较多的环境信息且更能代表树木总体变化;海拔2160m处的年表（L1）在快速升温（1985年）后,树木年轮宽度与降水和温度的相关性明显减弱;海拔2430m处的年表（L2）在两个时段内与降水和温度的关系均较弱;海拔2700m处的年表（L3）在1985~2013年时段内对降水和气温的正响应均增强。树木径向生长对单月气候因子的响应在前一年11、12月份显著性更高,当年6、7月份气温与树轮宽度指数具有更高的相关性。气候变暖使树木径向生长不断减小的特征在低海拔地区表现更为明显。上中下限西伯利亚落叶松对气温升高的敏感性降低。高海拔地区西伯利亚落叶松的径向生长主要受温度的影响,而中低海拔地区主要受降水与温度的共同影响。     

树轮记录的贺兰山区近百年来的干旱事件

利用采自东亚夏季风最北缘、地处干旱-半干旱地区的贺兰山区的树轮样芯,建立了贺兰山地区最近93年来的树轮宽度年表。与气象观测记录的相关分析结果表明,降水是限制贺兰山区树木生长的主要因素,其中5~7月份的降水与树轮宽度呈显著正相关关系,相关系数为0.522(通过95%的信度检验)。在贺兰山的树轮宽度记录中有两个主要的低生长期即20世纪20年代和70年代末到90年代末,这两个低生长期均与该区域的干旱事件相对应。通过分析还发现在干旱事件中不仅出现低降水而且同时与高气温相伴。也就是说在干旱时期内,高温和低降水的水热组合对树木影响十分显著,从而由单纯降水减少变为一种低降水高蒸发的环境,加剧了气候的干旱程度从而使树木生长出现低的生长期,形成窄轮。这种水热组合引起树轮宽度的变化对于理解过去干旱事件及其过程具有重要意义。     

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。     

千山油松年轮宽度年表的建立及其与气候的关系

以千山油松为样本,建立了年轮宽度标准化年表、差值年表和自回归年表.结果表明,油松年轮宽度与5—7和9—11月温度指标的相关性较高,且与低温呈正相关,其中与7月的极端最低温、9月的平均最低温显著相关.3种年表与上年12月和当年1月的极端最低温、1月的平均最低温呈显著相关,且其与全年、上年12月、当年5月的降水量显著相关,与4月的降水量极显著相关.油松与水汽压、相对湿度的月和年指标均有较强的相关性.蒸发的年指标和绝大部分月指标对油松生长具有负效应,其中4—7月最明显.油松年表的窄化突变佐证了1800年以来的30次主要的旱灾年历史记录.千山油松的生长受全球或半球尺度气候变化的影响.年表与太阳活动存在显著的11、23和50年左右的公共周期,与地磁指标在10、20和45年左右存在共同的周期变化.     

东北南部蒙古栎径向生长对气候变化的响应——以千山为例

蒙古栎是东北森林中最重要的阔叶树种之一.本研究利用树木年代学方法研究中国东北南部千山地区蒙古栎的径向变化,结合1951—2010年的温度和降水等气象数据,利用相关函数分析了树木生长与气候变化的关系,揭示蒙古栎径向生长对气候响应规律.结果表明：研究区4—7月的降水量与蒙古栎年轮宽度呈显著正相关,是限制该地区蒙古栎径向生长的主要限制因子;5月极端最高温度与蒙古栎年轮宽度呈显著负相关,也是影响蒙古栎生长的关键因素.研究期间,蒙古栎年轮宽度与4月降水量的相关显著且稳定,自20世纪80年代开始蒙古栎径向生长对夏季温度的响应敏感性逐渐减弱,对温度的响应表现出从响应夏季温度向响应春季温度的转变.     

May–June drought reconstruction over the past 821 years on the south-central Tibetan Plateau derived from tree-ring width series

Knowledge of drought variability and their possible mechanisms during the past hundred years is still limited in the mountainous region of south-central Tibetan Plateau (TP). In this study, a long-term tree-ring width chronology dating back to 1190 CE was combined using 328 increment cores from the Nagqu region. Based on the relationships between this tree-ring width chronology and climate data, we reconstructed May–June self-calibrated Palmer Drought Severity Index (scPDSI) for the past 821 years (1190–2010 CE). Additional comparisons with other available precipitation or drought reconstructions were conducted. We further investigated the influence of the South Asian summer monsoon (SASM) on the drought variability in our study region. Results indicated that our tree-ring width chronology contained stable drought signal in the early summer season (May–June). During the past 821 years, the longest dry and wet periods lasted for 116 and 90 years, respectively, based on a 21-year Fast Fourier transform filter. Specifically, longer than ten years’ dry periods prevailed during 1211–1245 CE, 1280–1358, 1421–1471, 1500–1571, 1580–1598, 1650–1691, 1782–1807 and 1867–1982; while wet intervals occurred in 1190–1210 CE, 1246–1279, 1359–1420, 1472–1499, 1599–1649, 1692–1781, 1808–1866 and 1983–2010. Generally consistent dry and wet intervals across the southern TP were found by comparisons with other available datasets during their common periods. Interestingly, we detected an unstable influence of the SASM on the May–June drought variability in our study region, at least for the past three and a half centuries. This study therefore gives a new perspective of drought variability as well as their relationships with the SASM over a long-term period on the south-central TP.     

呼伦贝尔沙地樟子松年轮生长对气候变化的响应

以内蒙古呼伦贝尔地区沙地樟子松为样本,建立了樟子松树木年轮宽度年表,应用相关分析和响应函数分析等年轮气候学方法,研究了樟子松径向生长对气候变化的响应。结果表明,樟子松年轮宽度与4月和6—9月平均温度呈显著负相关关系(P<0.05);与各月降水量多呈正相关关系,特别是与当年5—8月的月降水量呈显著正相关关系(P<0.05);树轮年表与前一年10月至当年10月的PDSI均呈显著正相关关系(P<0.05),其中与5月份PDSI的相关性最高。响应函数分析表明,年表与当年6—7月的平均气温、上一年10月和当年5—7月份的降雨存在显著的相关性,与5—7月份PDSI存在较显著的正相关性;综合来看,呼伦贝尔沙地樟子松生长同时受降水和温度的影响,其径向生长与气候因子间的关系属于降水敏感型,为区域降水重建提供了科学基础。     

Temperature reconstruction in the Ob River valley based on ring widths of three coniferous tree species

Tree core samples of larch (Larix sibirica Ledeb.), spruce (Picea obovata Ledeb.) and pine (Pinus sibirica Du-Tour.) from the northern taiga of West Siberia were collected to assess their potential for summer temperature reconstructions in the Ob River region. Bootstrapped response functions showed that annual growth was mainly influenced by May to June temperatures in pine and by June to July temperatures in spruce and larch. Spruce and pine chronologies showed high positive correlations with previous October temperature. June–July temperatures were reconstructed based on spruce (1795–1996) and larch (1615–1999) tree ring chronologies. The pine chronology could not be used for a reliable temperature reconstruction, due to low values of explained May–June temperature variance (11–15%) but the species has a high potential to help clarify the May–June and October climatic influence on ring width observed in all three species. We explained the effect of the early vegetation period (May–July) and the differences in the temperature signals between spruce and larch tree ring chronologies with the influence of previous September and October temperature on tree growth with the warming effect of the Ob River and differences of the species’ photosynthetic possibilities and the activity of chloroplasts and bud meristem tissues.     

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。     

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.