论文部分内容阅读
由于气象观测资料的长度限制了人们对长时间尺度气候内在变化机制的理解,借助各种气候代用指标就成了气候和环境变化研宄的重要手段。高分辨率的树轮资料以其分布广泛、易于获取、可用线性关系拟合等独特的优势被广泛应用在过去气候变化研宄中。树轮-气候之间的响应关系是树轮指标进行气候和环境变化研宄的基础和树轮气候学研宄的前提条件。20世纪后半期温度升高,造成了很多环境问题和极端气候事件的发生。高山林线随着20世纪后期的快速升温也相应的对其做出了响应。近年来,越来越多的研宄发现,一些树种的树木径向生长对气候的响应与树木的年龄有关;生长在北半球高纬度高海拔的树木径向生长出现了响应差异现象,原本对温度响应的树木,现今对温度响应的敏感性降低了;森林下限和上限树木生长在不同频率与不同树种之间对气候的响应不一致。我国树轮资料尤其青藏高原地区的树轮资料对研宄全球变化具有不可或缺的作用。为了探宄青藏高原东北部树轮资料对气候变化如何响应,本研宄选取青藏高原东北部对气候变化敏感的阿尼玛卿山区和祁连山区作为研究区,借助该区域针叶树种祁连圆柏、油松和青杆,分析了近半个世纪以来树木径向生长对主要气候因子的响应关系,并分析了研宄区树木更新和林线动态对气候的响应及其驱动机制。本文首先利用采自祁连山东部的油松、青杆和阿尼玛卿山区的祁连圆柏,讨论了树木年龄因素对树轮气候响应关系的可能影响。结果显示,不同树龄树木径向生长对气候响应方式一致,只是相关系数大小和显著相关的月份稍有差异,但差异不显著。树龄大于120年的油松与气温降水显著相关月份更多。树龄大于170年的青杆与气候因子显著相关月份更多,相关系数稍大,与PDSI的相关系数表现的最为显著。树龄大于500年的祁连圆柏与气候因子显著相关月份更多。分析结果表明树龄对树木径向生长对气候响应方式没有影响。这为树轮气候学研究野外采样及实验室分析工作奠定了树轮生态学基础。其次本文选取祁连山自东向西6个样点祁连圆柏和1个样点的油松,讨论了研宄区自有气象观测资料以来树木径向生长对主要气候因子的响应。分析结果表明,在近三十年祁连圆柏样点内单株树木与气候要素的响应关系具有显著变化;利用滑动相关分析方法研究得知,随着时间变化,单株树木与温度的相关一致性明显减弱,在近三十年有样点出现了明显的响应分异现象,相关关系呈现出明显的正负转化趋势。即样点内圆柏树木径向生长原本与温度的相关比较一致,在最近三十年,二者的相关关系出现明显的分异现象。油松树木径向生长对气候的响应在全时段和分段相关都比较稳定,没有响应分异现象。依据同一样点内单株树木径向生长在最近三十年与温度的相关系数,利用聚类分析方法将各样点内的树木聚类分为两组。用不同组的树木建立年表与月平均温度和月降水量进行相关分析表明,在近五十年内,二者具有响应分异现象。并且这种响应分异主要包含具有低频信号的STD年表里,在高频信号的RES年表里几乎没有。最后挑选距离较近的两个样点的树轮宽度年表与气候因子进行逐年滑动相关,结果显示随时间变化,树轮气候响应关系在显著水平上下波动,但没有出现明显极端变化,表明利用树木年轮年表对过去气候重建还是比较可靠的。另外本文选取阿尼玛卿山五个山体的下限和上限的10个样点的祁连圆柏,讨论研宂区森林下限和上限树木径向生长对气候响应的异同之处。研宄结果表明,研究区不同山体的下限树木径向生长主要受水分条件的制约,上限树木径向生长对气候的响应关系比较复杂。MQ和HBS上限树轮标准年表基本不响应任何气候信息,DQ上限树轮宽度指数主要和8月温度和5月降水相关,YYC上限树木径向生长主要响应温度信息,HHB上限树轮宽度指数主要和当年5月的降水显著相关。由分析可知,森林下限树木生长对气候的响应比上限稳定。下限和上限树轮宽度年表的高低频信号与气候因子的响应信息不明确,和过去的研宄结果单纯说低频响应温度、高频响应降水的结果不一致。最后研宄阿尼玛卿山区和祁连山区祁连圆柏的年龄结构和林线动态对气候变化的响应。利用树木年轮学方法和野外生态学调查方法相结合,通过分析祁连圆柏树木年轮宽度、样方内树木密度以及样点内树木年龄结构的变化等方法研宄了林线时空动态变化。结果表明,在阿尼玛卿山区,三个坡面72%以上的树木更新开始于1800年以后,树龄最大的树木萌发于14世纪末期。在1720年以前,只有YYC坡面有树木更新,HBS和HHB坡面树木的更新处在一个较低的水平;从1800年开始以后,YYC、HBS和HHB坡面祁连圆柏树木的更新速率明显加快,树木更新和重建的中国温度和北半球温度相关。在祁连山区,祁连圆柏树木的更新主要发生在小冰期以后,树木的更新变化以及林线空间位置的变化和重建的北半球温度变化对应较好。温度是影响林线处树木径向生长、树木密度变化、年龄结构更新以及林线向高海拔迁移的主要因子。