树轮记录的青藏高原地区过去一千年温度变化

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利用青藏高原东南部昌都地区的144条树轮样本计算了一千年长度的Signal-free RCS年表。笔者筛选出144条样本中的部分子样本,以两种方法计算了子年表。其一,利用原始测量值截掉快速生长部分后计算平均序列来计算子年表。其二,构建随时间而稳定的样本量和平均树龄的样本后再计算Signal-freeRCS年表。利用子样本构建的两个子年表和全样本计算的年表在年代至百年尺度上表现出相似的变化特征。以此推断,本文基于144条树轮样本建立的RCS年表是可靠的。昌都RCS年表和附近气象观测记录的相关性及响应函数分析表明,树木生长主要受上年1-12月的温度变化影响。基于此,重建了昌都地区984-2009AD的年平均温度变化历史。重建结果可以解释实测值50%以上的方差,且能较好地捕捉到气象记录的温度变化低频趋势和高频振荡。结果表明,昌都地区过去1000年来存在1000-1130 AD和1600-1800 AD两个长期寒冷时段及1140-1350AD的长期温暖时段。最近几十年研究区的快速增温始于1960s,而在增温前期1960-1980 AD平均温度整体上处于一个小于零的背景。重建的昌都千年温度序列与青藏高原地区其他温度序列作比较发现,在年代际尺度上昌都地区与囊谦、乌兰、西天山、尼泊尔等地区的温度变化具有相似性。这一结果表明,青藏高原地区过去1000年来温度变化在年代际尺度上可能不存在明显的季节性差异和区域性差异。这一结论为利用不同采样区的多条树轮年表来集成重建青藏高原地区区域尺度上的年分辨率温度曲线提供了理论依据。  利用昌都地区的千年年表结合另外11条局地年表集成重建了青藏高原地区夏季温度过去1000年来的变化历史。区域集成重建的方法利用了嵌套式的综合比例法(Nested CPS)。总共11个嵌套式校准模型用于最后的重建工作中。每个嵌套式模型的校准时段为1960-2009 AD,并在此基础上计算了验证时段(1901-1959AD)的平均有效系数(CE)和平均误差缩减值(RE)来做可靠性检验。结果表明,每个嵌套式模型的RE和CE值都大于零,即每个嵌套式模型都是可靠的。与此同时,每个嵌套式模型的误差估算都考虑了年表之间的误差(95%置信线)和校准误差(均方根误差)。将每个嵌套式模型的重建结果和相应的误差范围拼接起来后形成了最后的重建结果及误差范围。结果表明,青藏高原地区中世纪后半叶和17-19世纪为冷期,16世纪为温暖时期;尽管考虑误差范围后不显著,最近30年是过去千年最温暖的30年;多年代际尺度上高原地区的温度变化主要受大西洋多年代际涛动(Atlantic Multidecadal Oscillation,AMO)而非太阳活动或火山喷发等气候系统外部驱动因子影响。  基于以上分析,笔者进一步调查了AMO对中国西部、东部、全境和欧洲地区过去1000年来温度变化的影响。结果表明,过去1000年来发生于欧洲和中国地区的多年代际尺度上的6次寒冷事件和2次温暖事件分别对应于AMO的冷相位和暖相位。这种出现于本研究中的AMO与中国地区温度变化之间的关系在气候模式研究中可以得到验证。基于以上结论,笔者进一步推断,AMO影响中国温度的机理可能主要是AMO伴随的中纬度西风环流异常和罗斯贝波增生将北大西洋地区长周期的AMO信号传递至亚洲中低纬度地区,从而将北大西洋海温异常和亚洲中低纬度气温变化联系起来。
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