新疆阿尔泰山森林上树线树轮宽度的气候响应

利用阿尔泰山南坡森林上树线西伯利亚落叶松(Larix sibirica)树芯样本,建立了4个采样点的树轮宽度年表。树轮标准化年表与气候的相关分析结果表明,位于阿尔泰山中部的塔尔阿沙（TEA）年表与其东南端的巴腊朔克萨依（BLS）年表之间的相关系数最大（R=0.411,P<0.01）,4个树轮年表中高频变化的同步性要强于低频变化。阿尔泰山森林上树线树轮宽度年表的气候响应显示,位于阿尔泰山脉西北端的阿库里年表（AKL）树轮生长的主要气候限制因子为气温;位于中部的TEA年表和吐孜巴依（TZB）年表影响其树轮宽度的主要气候因子是降水,气温也有一定的影响;位于东南端的BLS年表的主要气候限制因子为降水。随着树轮采样点沿阿尔泰山体自西北至东南,气温变化对森林上树线树木年轮宽度生长的影响逐渐减弱,而降水的作用则逐渐增强。     

哈萨克斯坦阿尔泰山树木径向生长及其对气候要素的响应

针对哈萨克斯坦阿尔泰山南坡西伯利亚云杉（Picea obovata）和西伯利亚落叶松（Larix sibirica）开展树轮研究，建立树轮年表，计算年平均树轮宽度值和年平均断面积生长量（BAI），并分析在1988年发生升温突变前后，这2个树种树轮宽度指数变化趋势，及其树木径向生长对气候因子的响应。结果表明：在升温突变前后，2个树种树轮宽度指数变化趋势一致。但是，在升温突变后，其变化趋势均由不显著增加转为显著下降。即树木径向生长减缓；升温突变后，2个树种树木径向生长对降水的响应有所减弱，而对气温的响应有所增强，并且发生了树轮指数和气候因子间相关性“正负转换”的情况。     

树轮记录的阿尔泰山北部PDSI指数变化及其对额尔齐斯河径流变化影响

相关分析揭示阿尔泰山北部低海拔山地的西伯利亚落叶松树轮年表与帕尔默干旱指数(PDSI)之间存在显著相关。因此,文中利用该树轮年表重建了阿尔泰山北部过去251年来1-8月的PDSI指数变化,方差解释量达43.4%。该PDSI指数重建序列与周边地区PDSI指数的变化趋势比较一致,并能够表征额尔齐斯河径流变化。重建结果揭示了19世纪末期极端干旱阶段和自20世纪末期以来暖湿化的减缓。同时,研究还揭示来自北冰洋水汽和西风强度变化对于研究区干湿变化起着关键性作用。     

新疆伊犁地区夏季平均最高气温的重建和分析

根据采自伊犁地区天山的树木年轮样本,建立了该地区的树轮年表。通过单相关普查发现,自回归树轮年表序列与夏季(6~8月)的平均最高气温呈明显的负相关关系。并且具有明确的树木生理学意义。利用新源上限(XNAUt 1)、巩留下限(GUt 1)和特克斯上限(TUt 1)3个自回归树轮年表序列,可较好地重建伊犁天山东部在该时段的月平均最高气温。经交叉检验可知,所得重建方程是稳定可靠的,重建的温度序列是可信的。通过分析发现:伊犁天山东部300年来夏季月平均最高气温大致经历了8个偏暖阶段和8个偏冷阶段;具有2.9,3.4,4,49.5,58,59,68年的变化准周期;存在5次气温突变:1729-1733年、1867-1871年、1929-1934年前后气温由高向低突变;1841-1846年、1903-1906年前后气温由低向高突变。     

树轮记录的吕梁山北段1923年以来3—4月平均最高气温变化

基于吕梁山北段管涔山地区华北落叶松（Larix principis-rupprechtii）样芯资料，建立树轮宽度标准年表（STD），利用Pearson相关分析方法得出3—4月平均最高气温是研究区树木径向生长的主控气候因子（R=0.509,P<0.05）。借助一阶线性回归方程模拟构建近百年来管涔山地区3—4月平均最高气温的变化过程，同时应用逐一剔除法对重建方程进行交叉检验，验证回归方程的稳定性和可靠性。对重建气温序列温度变化分析可知，管涔山地区过去近百年有两个暖期和三个冷期分布，暖期为1932—1945年和1957—1970年；冷期为1946—1956年，1971—1983年和1993—2010年。基于Morlet小波分析对重建气温序列周期分析可知，存在3～5 a、10～13 a、22～33 a、40～45 a的周期分布特征，厄尔尼诺-南方涛动（El Ni?o-Southern Oscillation,ENSO）现象和太阳黑子活动是其周期变化驱动因子。大尺度空间相关分析可知，重建气温序列对俄罗斯中东部、日本北部、中国中东部等大范围地区的温度变化具有很好的空间代表性。研究结果进一步...     

石羊河上游地区树轮年表与NDVI关系分析

在石羊河上游地区选择4个样点,采集160余根青海云杉样芯,经过固定、打磨、交叉定年和测量等工作,建立研究区的树轮宽度年表。利用美国NASA戈达德航天中心的GIMMS/NDVI数据,建立研究区1982-2006年逐月标准化植被指数（NDVI）序列。发现研究区NDVI年内变化为单峰型,5-8月为生长季,年际间变化则有波动减少的趋势。经过相关性分析后发现,树轮年表与非生长季（上一年9月到当年4月）降水呈显著正相关,非生长季[WTBX]NDVI[WTBZ]与非生长季的降水呈较明显负相关。分析NDVI与年表关系后发现,生长季[WTBX]NDVI[WTBZ]与树轮年表相关性较差,而非生长季NDVI与年表相关性较好且为负相关（r=-0.667,p<0.01）。     

阿尔泰山北部过去2000a来的气候记录集成

在综述阿尔泰山北部过去2 000 a气候变化研究成果的基础上，归纳了文献中所包含气候信息的地理一致性。就气温而言，基于阿尔泰山北部湖芯、树轮和冰芯重建的气温序列真实记录了北半球的重要气候事件，包括罗马最适宜期（0—400年）、黑暗时代冷期（400—600年）、中世纪暖期（800—1200年）、小冰期（1400—1860年）和现代暖期（自1860年以来）。由太阳活动主控的太阳辐射变化是过去2 000 a来阿尔泰山北部气温变化的主导因素，过去150 a来大气CO₂的增加是现代暖期（自1860年以来）升温的主导因素。就降水而言，阿尔泰山北部过去2 000 a的降水变化趋势显示，高降水时段出现在0—450年、600—800年、1050—1300年、1650—1860年，低降水时段出现在450—600年、800—1050年、1300—1650年、1860—2000年。此外，阿尔泰山北部过去2 000 a来气温和降水的组合并不支持所谓的“暖干—冷湿”水热配置模式。     

树轮记录的酒泉近240 a来6~9月气温变化

利用采自祁连山西部肃南大火烧沟的树轮样本,研制出树轮宽度年表和密度年表。通过相关分析发现,大火烧沟的树轮晚材宽度、早材宽度与酒泉6~9月平均最高气温存在显著的负相关,由此可较好地重建酒泉地区近240 a来6~9月平均最高气温,交叉检验表明重建结果是稳定可靠的。1768-2007年,酒泉6~9月平均最高气温为26.62 ℃。以过去240 a重建温度的平均值为基准,暖期有: 1786-1836年、1851-1885年、1924-1933年、1959-1967年、1988-2007年;冷期有: 1768-1785年、1837-1850年、1886-1923年、1934-1958年、1968-1987年。温度重建序列具有36.6 a,11.3 a,6.1 a,4.8 a,3.4 a,3.0 a,2.6 a和2.4 a的周期变化,并在1804年、1824年、1852年、1886年、1906年、1934年、1971年和1985年发生了突变。     

银川平原气候变化特征分析

利用宁夏银川平原4个气象站1961-2006年气象观测资料,对季、年值时间序列进行气候变化分析,结果表明:银川平原近46a低层和高层年平均气温均呈增温趋势,低层比高层增温时间滞后,冬季增温幅度最大,低层各季增温均非常显著,高层春季、秋季、冬季增温显著;年平均最高和平均最低气温也均呈增温趋势,平均最高气温秋季、冬季增温显著,平均最低气温春季、夏季、冬季增温显著;年降水量呈减少的趋势,各季降水量增减变化不显著;年日照时数呈明显减少的趋势,冬季减少显著。     

多伦县近60年气候变化分析

利用多伦县气温、降水量、平均相对湿度、平均风速和日照时数资料,采用线性倾向估计、5年滑动平均等方法,分析了该地区近60年(1953-2012)的气候变化趋势。结果表明:年平均气温和季平均气温均呈上升趋势,年平均气温倾向率为0.39℃/10a,冬季增温对年增温贡献率最大,倾向率达0.57℃/10a;年降水量呈下降趋势,倾向率为-7.17mm/10a,夏季降水量对年降水量下降的贡献最大;平均相对湿度、平均风速和日照时数也均呈下降趋势,年倾向率分别为:-0.82%/10a、-0.11(m/s)/10a、-51.95h/10a,对年下降贡献最大的季节分别为冬季、冬季和春季;与全国、锡林郭勒盟及浑善达克沙地的气候变化趋势基本一致。     

天山不同海拔雪岭云杉径向生长对气候变化的响应

为研究不同海拔雪岭云杉(Picea schrenkiana)径向生长对气候要素的响应关系,分别在新疆伊犁尼勒克喀什河流域森林低、中、高海拔采集雪岭云杉树芯样本,建立不同海拔雪岭云杉树轮宽度年表。树轮年表与气象资料相关分析结果显示:影响3个采样点树木径向生长的气候因子主要是平均气温和相对湿度,对降水响应微弱。高、低海拔树轮径向生长对气温和相对湿度的响应相同,均对气温正响应,与相对湿度负响应,中海拔则与高低海拔相反。自1991年研究区气候突变后,雪岭云杉径向生长发生“生长分异”,高、低海拔树轮宽度指数呈显著下降,而中海拔呈显著上升。气候突变点前后,树木径向生长主要对气温和相对湿度响应关系不稳定,中海拔对5—9月的气温的正相关和对相对湿度的负相关显著增强,而低、高海拔主要与7—8月的气温转为显著负相关,与1—2月、7—8月相对湿度的正相关显著加强。根据雪岭云杉对气候要素的响应模式,气温的快速升温会加快水分蒸发,相对湿度随之下降,从而引起的干旱加剧对低、高海拔林区雪岭云杉生长产生负面影响,而适宜的增温可能对森林中部雪岭云杉生长具有促进作用。     

利用树轮重建玛纳斯河流域过去289 a降水变化

利用采自天山北坡中部玛纳斯河流域的树轮样本,建立了玛纳斯河流域合成的区域标准化年表。树轮-气候响应分析表明,玛纳斯河流域树木径向生长的主要限制性因子是上年7月至当年6月降水量。进一步利用该年表重建了玛纳斯河流域过去289 a的降水变化。历史降水变化特征分析表明,过去289 a的降水经历6干6湿的阶段变化,并存在着1810、1823、1824、1885、1910、1944、1945年和1977年8个干旱年;具有2.0~2.4 a、3.3~3.8 a、17.4 a、48.0 a和64.0 a变化准周期,并在1780年前后发生了由少到多的突变,在1807年前后与1830年前后发生了由多到少的突变;重建的过去289 a玛纳斯河流域降水变化与天山山区历史气候变化序列有较好的一致性,并且能够代表新疆北部和中亚大部分区域历史降水变化。     

树木年轮~(13)C/~(12)C比率记录的树木生长与生态环境关系的研究

树木年轮1 3C/1 2 C对气候的响应是一个复杂的过程 ,气候影响树木的光合作用、呼吸作用等生理过程 ,进而影响树木代谢物质的生成和流动及其同位素的分馏。对树木生长和树轮稳定碳同位素含量与生态环境之间关系的响应的全面分析研究 ,可以更为准确的获得树木年轮同位素1 3C/1 2 C比率与历史气候环境变迁关系的资料。本文在总结前人研究结果的基础上 ,得出以下几点结论 :1 .生态环境决定树木叶片的气孔导通度 ,而导通度又影响植物同化速率 ,进而影响树轮中稳定碳同位素的比率 ;2 .大气CO2 的浓度影响植物对水分的利用效率 ,而植物对水分的利用直接影响树木光合作用的速率 ,进而植物碳同位素比率记录了环境CO2的浓度的变化规律 ;3.植物同化速率和气孔导度与气候要素 ,如温度、湿度、降水、光照及风等气候要素有关 ;4.树木年轮1 3C/1 2 C比率与生态环境的响应的众多研究结果表明稳定碳同位素同环境的相关既存在空间差异也存在树种差异。     

天山北坡呼图壁河流域近313年降水的重建与分析

分析发现,天山北坡呼图壁河流域树轮年表与呼图壁气象站上年8月至当年7月的平均降水相关性较好,最高单相关系数为o.484(a=0.001),且具有明显的树木生理学意义.利用赛热克巴依萨、希热克久热特、喀音萨依的标准化年表能够较好地重建呼图壁河流域近313年的上年8月至当年7月平均降水序列,方差解释量达41%,并通过交叉检验表明重建结果稳定可靠.     

新疆霍城地区树轮年表的建立及气候意义

通过对霍城地区5个树轮年表多项统计特征参数的对比,表明差值树轮年表对气候变化研究具有应用潜力.在5个差值树轮年表中,阿里比萨依和霍尔果斯年表包含了较多的气候信息.将5个差值树轮年表与附近的霍城和霍尔果斯气象站1960-2005年逐月降水和气温资料进行相关普查.结果发现:2个低海拔树轮差值年表的平均年表与2站当年5月降水呈正相关,且相关性好;而3个上树线树轮差值年表的平均年表与2站上年12月的平均气温呈正相关,且相关性好,其正相关均具有明显的树木生理学意义.对代表性较好的阿里比萨依差值树轮年表进行31年滑动平均发现,其年轮指数具有6高5低的阶段性变化,其变化与伊犁河1818-1990年的丰枯变化具有较好的一致性.     

Application and verification of simultaneous determination of cellulose δ13C and δ18O in Picea shrenkiana tree rings from northwestern China using the high-temperature pyrolysis method

Stable isotopes in tree-ring cellulose provide important data in ecological, archaeological, and paleoenvironmental researches, thereby, the demand for stable isotope analyses is increasing rapidly. Simultaneous measurement of cellulose δ¹³C and δ¹⁸O values from tree rings would reduce the cost of isotopic commodities and improve the analytical efficiency compared with conventional separate measurement. In this study, we compared the δ¹³C and δ¹⁸O values of tree-ring α-cellulose from Tianshan spruce (Picea schrenkiana) in an arid site in the drainage basin of the Urumqi River in Xinjiang of northwestern China based on separate and simultaneous measurements, using the combustion method (at 1050°C) and the high-temperature pyrolysis method (at 1350°C and 1400°C). We verified the results of simultaneous measurement using the outputs from separate measurement and found that both methods (separate and simultaneous) produced similar δ¹³C values. The two-point calibrated method improved the results (range and variation) of δ¹³C and δ¹⁸O values. The mean values, standard deviations, and trends of the tree-ring δ¹³C obtained by the combustion method were similar to those by the pyrolysis method followed by two-point calibration. The simultaneously measured δ¹⁸O from the pyrolysis method at 1400°C had a nearly constant offset with that the pyrolysis method at 1350°C due to isotopic-dependence on the reaction temperature. However, they showed similar variations in the time series. The climate responses inferred from simultaneously and separately measured δ¹³C and δ¹⁸O did not differ between the two methods. The tree-ring δ¹³C and δ¹⁸O values were negatively correlated with standardized precipitation evapotranspiration index from May to August. In addition, the δ¹⁸O was significantly correlated with temperature (positive), precipitation (negative), and relative humidity (negative) from May to August. The tree-ring δ¹³C and δ¹⁸O values determined simultaneously through the high-temperature pyrolysis method could produce acceptable and reliable stable isotope series. The simultaneous isotopic measurement can greatly reduce the cost and time requirement compared with the separate isotopic measurement. These results are consistent with the previous studies at humid sites, suggesting that the simultaneous determination of δ¹³C and δ¹⁸O in tree-ring α-cellulose can be used in wide regions.