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。     

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。     

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。     

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。     

利用树木年轮宽度资料重建长白山地区240年来降水量的变化

根据长白山地区水曲柳年轮宽度资料,分析了树木年轮宽度与气候要素的关系,重建了1765年来该地区的降水变化。结果表明:长白山地区近240年降水波动明显,1850年以前降水波动幅度较大,1850—1900年波动比较平稳,并且降水量偏低,1900年以后降水的波动幅度明显增大,且湿润和干旱的持续时间增长,特别是1920年以后,降水波动剧烈;降水减少幅度最大的干旱期是1816—1820年,湿润期是1975—1979年;而1925—1936年和1947—1957年的2个干旱期在持续时间上最为显著。周期分析结果表明,长白山地区降水具有显著的2.64～3.03年、5.28～6.96年以及12.13～22.63年的周期。     

河谷澜沧黄杉指示的青藏高原东南地区过去205年干湿变化

利用采集自青藏高原东南地区察隅县低海拔河谷澜沧黄杉建立树轮宽度差值年表。将树轮宽度差值年表与气候因子进行皮尔逊相关分析,利用线性回归方法重建了青藏高原东南地区1812—2016年4—5月帕尔默干旱指数(PDSI)变化(方差解释量为47%)。结果表明: 树轮宽度指数与PDSI指数有良好相关性(r=0.69,P<0.01)。PDSI重建序列存在4个偏湿阶段(1831—1844年、1853—1863年、1938—1948年和1988—2002年)、3个偏干阶段(1864—1876年、1908—1926年和2003—2016年)。与其他序列和历史记录对比分析表明,该重建序列能够较好地指示研究区历史时期干湿变化。空间分析显示,重建序列与青藏高原东南地区 PDSI 指数的变化趋势较为一致,具有很强的空间代表性。多窗谱分析表明,PDSI重建序列具有19～20、3.9、3.2、2.4和2.1年准周期变化特征,这些周期性干湿变化与亚洲夏季风和ENSO活动相关。     

新疆赛里木湖流域过去373年降水变化的树轮记录

利用采自天山西部赛里木湖流域的树木年轮标准化宽度年表,重建了赛里木湖流域过去373年上年8月到当年7月的降水变化,重建序列的解释方差达到39.8%,多方验证表明,重建结果是稳定可靠的。分析历史降水变化特征表明,赛里木湖流域过去373年的降水经历了6干7湿的阶段变化,其中,持续最长的干旱阶段为1762—1791年,而最为干旱的阶段为1841—1865年;持续最长的湿润阶段为1794—1840年,而最为湿润的阶段为1734—1761年间;赛里木流域历史降水存在3个极端湿润年(1749,1876和1924年)和4个极端干旱年(1714,1775,1847和1917年),1910年代为最干旱的十年;降水变化存在11—12a、3.0a、2.5a、2.1a和2.0a的变化准周期;赛里木湖流域过去373年的降水的阶段变化、周期变化和极端降水年份均与天山北坡中西部和中亚天山山区降水变化具有很好的一致性,本研究的降水重建序列能较好的代表天山北坡中西部和中亚大部分区域历史降水变化。     

1801年以来河南尧山地区油松高温变化及影响机制

基于建立的河南尧山地区油松树轮宽度标准年表,分析了油松径向生长与该地区气温、降水等气候因子之间的关系以及气温升高前后树木生长与平均最高气温间的相关性,结果表明:4—7月平均最高气温与树轮年表的相关系数高达-0.64,是该地区油松径向生长的主要限制因子;气候变暖后树轮年表与9、10月份平均最高气温显著正相关,与2、3月降水显著正相关,与4—7月平均最高气温间的相关性较为稳定。因此,重建了尧山地区1801年来4—7月平均最高气温,其方差解释量达40%(调整自由度后为38.9%)。过去216年的高温重建历史中经历了6个较暖的时期:1801—1825,1845—1853,1876—1889,1922—1944,1957—1975,1996—2013年和5个较冷的时期:1826—1844,1854—1875,1890—1921,1945—1956,1978—1995年,其结果与过去伏牛山龙池曼地区5—7月温度重建序列具有很好的一致性。周期分析结果发现该地区4—7月平均最高气温变化存在着2—4年(ENSO周期)和35.23—48.47年的主要变化周期,小波分析发现在1920年前后气候由长周期变为短周期变化;空间相关分析显示重建的高温序列很好地代表了豫东平原地区的温度变化,同时也发现与北太平洋副热带高压850 hPa上空的温度有非常高的正相关关系,表明豫东高温的波动可能与北太平洋海气振荡有关,这一研究结果为山区森林管理及平原区农业生产提供基础服务数据。     

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。     

基于红松树轮重建小兴安岭南麓过去140年6月份平均温度变化

基于建立的小兴安岭南麓红松树轮宽度标准年表,分析红松径向生长与该地区温度和降水间的关系以及1982年升温突变对此相关性的影响。结果表明：6月平均温度与树轮宽度年表在变暖前后始终呈极显著负相关,是该地区红松径向生长的主要限制因子。基于此构建的区域1843—1982年6月平均温度重建方程稳定可靠。重建温度序列的偏暖时期和偏冷时期分别持续7年和29年,偏暖时段为1915—1921年,偏冷时段为1880—1891年和1932—1948年。小波分析结果显示6月平均温度存在2—7a周期变化。空间相关分析结果表明重建温度序列能很好的代表小兴安岭南麓及附近区域的温度变化。本研究拓展了研究区现有的气候数据,可为掌握小兴安岭气候变化规律和科学预测未来气候提供数据支撑。     

A 2917-year tree-ring-based reconstruction of precipitation for the Buerhanbuda Mts., Southeastern Qaidam Basin,China

In this study, we developed the tree-ring width chronology for the period of 1404 BCE to 2015 CE using Qilian juniper (Sabina przewalskii Kom.) trees collected from the Buerhanbuda Mts. in the southeastern Qaidam Basin (QB) near Nuomuhong Village, Qinghai Province. This is the first and longest chronology to date in this region. Based on the relationships between the tree-ring width chronology and climate data, the annual precipitation from previous July to current June (July-June) was reconstructed for the past 2917 years from 902 BCE to 2015 CE. This reconstruction accounted for 47.9% of the total variance in the actual July-June precipitation in the calibration period (1957–2015). The full reconstruction captured distinct wet and dry variability, and contained evidence of some low-frequency climate signals. We identified 13 wet and 12 dry periods, of which 1443–1503 CE and 1789–1836 CE were the two longest dry periods. General agreements in the low-frequency variations between the July-June precipitation and other moisture-sensitive records for the northeastern Tibetan Plateau (TP) suggested that the reconstruction in this study represented a regional signal. Spatial correlations with gridded precipitation data also indicated that the reconstructed July-June precipitation could adequately represent climate fluctuations over a large area of the northeastern TP. The new tree-ring width chronology and precipitation reconstruction are important for understanding natural climate change in the southeastern QB.     

新疆阿勒泰地区西伯利亚红松径向生长对气候水文的响应

利用采自新疆阿勒泰地区西伯利亚红松树轮样本,建立树轮标准化年表,对气候水文因子对西伯利亚红松径向生长的影响进行了研究。结果表明: 西伯利亚红松年表包含较高的气候信息,与当年5—6月平均温度、平均最高温度表现出显著的负相关,与当年5—6月帕默尔干旱指数(PDSI)表现出显著的正相关,与当年1—6月降水表现出显著的正相关,与上一年11月额尔齐斯河径流表现出明显的正相关。温度和降水共同影响该地区西伯利亚红松的径向生长,其中生长期前期降水与夏季温度是影响径向生长的关键气候要素。对年表极值年的研究发现,厄尔尼诺-南方振动(ENSO)及全球大尺度环流与西伯利亚红松径向生长存在联系,ENSO通过对中亚上空气旋位置的影响使输送到阿勒泰地区的水汽产生变化,从而影响到西伯利亚红松的径向生长。     

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.     

江西大岗山地区7-9月降水量的重建与分析

根据江西大岗山地区4个采样点的马尾松年轮样本,建立了本地区的综合年轮年表,分析了马尾松径向生长与气候因子变化的相关及响应关系,发现大岗山地区树木径向生长受生长季7—9月降水量影响较显著,呈负相关关系。在响应分析的基础上,首次重建了大岗山地区1892年以来7—9月的降水量,交叉检验表明重建序列是可靠的。重建结果表明,大岗山地区7—9月份降水变化在过去的117年中总体经历了3个偏干时期：1895—1902年,1908—1926年和1944—1985年,和3个偏湿阶段：1903—1907年,1927—1943年及1986—2008年。重建的降水量序列在1921年,1937年及1977年发生明显的方差突变,表明百年以来该地区降水量变化趋势存在阶段性变化。     

川西高原两种针叶树径向生长对气候因子的响应

基于树轮年代学手段,建立了岷江冷杉和方枝柏树轮宽度标准年表以及混合树种年表,研究川西地区理县凉台沟两种针叶树种径向生长对气候变化的响应,为全球变暖背景下该地区森林生态系统的保护与管理提供依据。结果表明:混合年表中包含了2个单个年表的共同气候信息,其信噪比和样本总体解释量均高于单个年表。与气候因子的相关分析显示,3个年表对气候要素的响应表现出较好的一致性,均对温度响应敏感,尤其是方枝柏最为敏感。相对湿度在5、10月对两树种的限制作用明显强于降水。1994年升温突变后,岷江冷杉宽度年表与月均温的相关性变化最为明显,部分月份由负相关转变为正相关,表明岷江冷杉树木径向生长对温度的响应呈现出不稳定性,但两树种径向生长呈差异性变宽趋势,对气温响应的敏感性减弱。     

普达措国家公园四种针叶树径向生长对气候因子的响应

运用树木年代学的原理和方法,对普达措国家公园大果红杉、长苞冷杉、高山松和麦吊云杉4个优势针叶树种的年轮宽度进行测量,建立年轮宽度差值年表。分析年表与香格里拉气象站的日、月气候数据的相关性,研究4个优势针叶树种的径向生长对气候因子的响应。结果表明: 大果红杉的年生长速率最高,长苞冷杉的年生长速率最低;4种针叶树径向生长对气候因子的响应存在物种特异性,大果红杉与气候因子的相关性最强,麦吊云杉的径向生长对气候因子的响应不敏感;长苞冷杉树轮宽度年表与上年冬季(11、12月)和当年夏季(7月)的平均温度呈显著正相关;大果红杉树轮宽度年表与生长季早期(6月)温度呈显著正相关,与同期降水量和相对湿度呈显著负相关;而高山松树轮宽度年表与生长季早期(5月)的降水量和相对湿度呈显著正相关,与同期最高温度呈显著负相关,表明高山松的径向生长主要受生长季早期水分可利用性的影响。     

延安市安塞区极端降水变化特征

以1980—2019年安塞气象站的日降水资料为基础选取11个极端降水指标,从降水强度和降水频率的角度对安塞区的极端降水数据进行分析,并对未来极端降水趋势进行预测。结果表明: 1980—2019年,安塞区极端降水指标总体呈现下降趋势,其中,大雨以上日数和普通日降水强度的下降趋势达到显著水平,其气候倾向斜率分别为-0.65 d·(10 a)^-1和-0.32 mm·d^-1·(10 a)^-1。除持续湿润日数和极端降水总量外,其余极端降水指标均存在突变点,突变之后各指标多呈下降趋势,且年降水量、中雨以上日数、大雨以上日数、暴雨以上日数、异常降水总量、普通日降水强度的下降趋势达到显著水平。持续干燥日数与其他指标的相关性较低且与一些指标呈负相关,而持续湿润日数只与少数几个指标具有相关性,此外,其他极端降水指标之间均呈显著相关。Hurst指数分析表明,未来安塞区极端降水总体变化趋势具有持续性。     

Growing-season precipitation since 1872 in the coastal area of subtropical southeast China reconstructed from tree rings and its relationship with the East Asian summer monsoon system

Tree rings from temperate zones of the world have provided abundant palaeo- ecological and paleo-hydroclimatic information. However, tree rings from subtropical to tropical regions remain relatively scarce, which greatly limit our fully understanding about the climate change issues. In the present work, tree-ring-width (TRW) measurements of Masson pine from Fujian province, the coastal area of subtropical southeast China were successfully crossdated and a TRW STD chronology was developed from 1854 to 2012. Significantly positive correlation was identified between the tree rings and April–November total precipitation (r = 0.71, p < 0.01). The reconstructed April–November precipitation exhibited two comparatively wet (1876–1886 and 1957–1962) and one comparatively dry (1986–2004) periods. An evident drying trend since 1959 was seen and it was mitigated after 1993. Most of the extreme low-precipitation years in the reconstruction were supported by the historical records. As revealed by the spatial correlation patterns, our precipitation reconstruction was also consistent with other hydroclimatic records along the coastal areas of southeast China, proving its ability to capture the large-scale hydrological signal in southeast China (mainly refers to the south of the middle-lower reaches of Yangtze River). The reconstructed precipitation showed significant correlation with the East Asian summer Monsoon (EASM) index. Moreover, it also indicated simultaneous variation with the monsoon precipitation in North China on a decadal scale, implying that growing season precipitation variations in both regions were influenced by the EASM strength. This work highlights the potential of using tree-ring width to reconstruct precipitation in subtropical southeast China, while the relevant issues about precipitation variation in this region is far from resolved.