藏东南色季拉山急尖长苞冷杉树木年轮气候学研究

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青藏高原作为全球气候变化的重要敏感响应区,面临着气象观测资料时间短、站点少的不足,对长期的生态学研究非常不利。本研究抓住藏东南这一关键区域,选择色季拉山阴坡林线树种急尖长苞冷杉(Abies georgei var.Smithii)为研究对象,将在5个海拔带上(3600m、3800m、4000m、4200m、4400m)采集的132棵树199个样芯进行三种组合,探究气候变化对树木径向生长的影响,为准确的重建该地区的历史气候资料提供依据,弥补了过去树木年轮学研究中的不足,取得了一些初步结果。  5个海拔高度上各冷杉树轮宽度年表均含有丰富的气候信息,适合进行树木年轮气候学研究。各海拔带上的树轮宽度变化趋势基本相同,且具有相同的特征年,树轮宽度差值年表的特性随海拔的升高而升高。近100年里,5个海拔带上的树轮平均宽度和标准化年表的树轮宽度指数均呈现出较为明显的上升趋势,且海拔越高,上升趋势越明显。温度是不同海拔冷杉生长的最主要的限制因子。当年7月和上一年11月的温度与冷杉生长呈正相关,当年7月份的平均温度和月积温对冷杉生长的影响随海拔升高而增强,上一年11月的平均温度、月积温和最高温度、当年生长季7月的最低温度对冷杉生长的影响随海拔升高而降低。降水的影响不是非常显著,但当年6月降水对冷杉的生长较为显著,影响程度随海拔高度的升高而加强。说明上一年冬季的平均温度和月积温对低海拔冷杉生长的影响程度比对高海拔冷杉的影响大,生长季的平均温度和月积温是形成林线的最重要的限制因子之一。全球变暖改变了林线树木的生长温度,生长时间延长,使冷杉生长加速,年轮宽度变宽。随着海拔的升高,月平均温度降低,平均温度的重要性也随之加强,高海拔森林上限是冷杉生长对气候变化的“敏感地带”,轮宽增加更为明显。  色季拉山森林上限(4200m、4400m)不同龄级的冷杉生长对气候变化的反应特征大致相同,主要受温度的影响,表现在与生长季的温度正相关、与降水负相关,与上一年11月的温度正相关,但相关系数存在差异。中幼龄组(0~160a)冷杉径向生长对气候变化的反应比较敏感,随着年龄的增长,冷杉受气候变化的影响有所降低,相关系数逐渐降低。包含不同年龄段的样本年表,其所表现出的对气候变化的响应特征与所含年龄段的样本对气候变化的反应特征相似。  本研究在199个样芯中去除时间序列短、敏感度偏低、与主序列的相关系数偏低的样芯,选用65棵树89个样芯组成冷杉综合序列。经过相关性分析验证,夏季温度是冷杉径向生长的主要限制因子,了解过去夏季温度变化特征对林区管理具有重要意义,而现有的气候记录不足以解决这一问题,恢复和重建色季拉山夏季(6~8月)平均温度尤为关键。过去357年的夏季平均温度重建结果(R2=33%,P<0.0001)表明色季拉山夏季的平均温度经历了5个偏冷阶段和5偏暖阶段,1680~1700年为色季拉山350年来最寒冷的时期;自1910年来,夏季温度的上升趋势较为明显;近40年多来,是林芝地区历史上的高温期。1649~2005年间,夏季温度共发生11次突变,温度突变规律与冷暖变化规律相似;1933年左右的突变说明该地区近70年来气候逐渐变暖。此外,色季拉山夏季温度变化表现出80~150年和2~4年的高频“准两年脉动”周期和小冰期的部分时期内(1650~1700)16~30年的显著周期。  来自印度洋方向的西南季风对色季拉山夏季温度的影响不大,主要控制色季拉山区的降水。重建的色季拉山夏季温度与中国夏季温度序列在1890~1960年变化规律较为一致,其余时段变化存在差异。两条序列都显示了对20世纪全球变暖的显著响应。
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