【摘 要】
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全球气温持续升高引起极端气候事件频发,影响着人类活动以及各个产业的发展。我国包含四个干湿区,降水等值线很好的区分了不同区域的气候特征。为了更准确的应对未来不同区域可能的极端气候事件,了解不同降水量等值线上过去的气候变化特征、驱动机制以及预测未来气候变化变得十分重要。树轮宽度为历史气候变化研究以及气候重建中应用最为广泛的指标之一,树轮密度则可以弥补树轮宽度指标对古气候重建的一些不足,更全面的指示过去
【机 构】
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中国科学院大学(中国科学院地球环境研究所)
【出 处】
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中国科学院大学(中国科学院地球环境研究所)
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全球气温持续升高引起极端气候事件频发,影响着人类活动以及各个产业的发展。我国包含四个干湿区,降水等值线很好的区分了不同区域的气候特征。为了更准确的应对未来不同区域可能的极端气候事件,了解不同降水量等值线上过去的气候变化特征、驱动机制以及预测未来气候变化变得十分重要。树轮宽度为历史气候变化研究以及气候重建中应用最为广泛的指标之一,树轮密度则可以弥补树轮宽度指标对古气候重建的一些不足,更全面的指示过去气候变化信息。本文利用位于辽宁和内蒙古交界处的喇嘛山、秦岭北坡南五台地区以及秦岭南坡木王山的油松树轮样本,建立了树木年轮宽度和密度年表,对各年表进行了气候响应相关分析,探讨了不同地区不同树轮指标对气候因子响应的异同,并选择了合适的气候因子进行重建,主要研究成果如下:1.在喇嘛山地区建立了1710-2012年的树轮宽度（TRW）年表,在南五台地区建立了1782-2020年的TRW年表和1786-2019年的最大晚材密度（MXD）年表,在木王山地区建立了1851-2020年的TRW年表、1864-2019年的MXD年表以及1859-2019年的最小早材密度（MND）年表。2.气候响应分析结果表明,喇嘛山的TRW年表与当年5-8月PDSI相关最高（r=0.695,n=67,p＜0.001）,因此我们重建了季风北边缘喇嘛山地区1710-2012年5-8月的PDSI变化。重建序列记录了历史上重大干旱事件并且表现出自20世纪50年代以来明显的干旱趋势,该趋势可能与人为硫酸盐气溶胶的增加有关;空间相关性分析表明,重建序列很好的反映了东亚夏季风（EASM）最北缘的干旱变化。重建序列与东亚夏季风指数和亚洲极涡面积指数显著相关,表明冬季亚洲极涡对次年夏季东亚夏季风降水有延迟影响,对东亚夏季风北缘地区的干旱变化具有重要影响。3.南五台地区树轮气候响应分析结果表明TRW年表与当年4-6月降水相关最为显著（r=0.664,n=59,p＜0.001）,MXD年表表现出与当年4-7降水正向相关,与当年5-7月平均温度和月平均最高温度负向相关。基于TRW年表,我们重建了秦岭北坡南五台地区1782-2020年4-6月的降水量变化,该序列很好的记录了我国历史上严重的干旱事件,重建序列与其周围华山以及秦岭西部降水重建均表现出较为显著的相关并且具有很好的空间代表性。重建序列与东亚夏季风的显著相关,表明该序列可以很好的反映东亚夏季风强度的变化。在对影响南五台地区降水可能的机制探究发现重建序列与PDO显著相关,结合EEMD周期分析与小波分析中可能的周期,认为PDO通过影响东亚季风的变化进而影响到研究区域的降水。4.木王山地区树轮气候响应分析结果表明TRW年表与5-6月相对湿度显著相关（r=0.691,n=61,p＜0.0001）,MXD年表与8-9月平均最高温(T89)相关最为显著（r=0.706,n=62,p＜0.0001）,MND年表与5-6月平均最高温(T56)相关最高（r=0.692,n=61,p＜0.0001）。在探讨了半湿润地区树轮密度对气候的响应并分析了木王山地区油松生长过程中可能的管胞面积和细胞壁厚度可能的变化基础上,分别利用MND年表和MXD年表重建了秦岭南坡5-6月及8-9月平均最高温,重建T56与T89序列均很好的保留了高频与低频信息,两条序列中最寒冷十年超过半数很好的响应了火山爆发后的降温效应;重建序列与周围利用树轮密度重建的温度序列有较高的相关性,空间相关分析表明该重建很好的代表了秦岭地区及部分黄土高原地区平均最高温的变化。与SPEI的分析结果表明密度年表还很好的反映了木王山地区区域性的干湿变化。5.两个降水线梯度上树轮宽度和密度的气候响应相关及差异分析结果显示,木王山地区TRW与MND显著负相关,南五台地区TRW与MXD显著正相关,都很好的体现了北半球树轮宽度与密度之间的关系。对不同研究点的相同指标的响应分析结果显示三个采样点的TRW年表均与当年5、6月温度呈负相关关系,表明生长初期的温度对树轮宽度有较为显著的影响;三个采样点的宽度对降水都表现出正向响应,但是在木王山地区TRW响应较弱,很好的体现了各地区TRW由于地区降水量的差异表现出的不同响应情况。MXD年表气候响应分析结果显示南五台与生长季前期温度负相关而木王山与生长季后期温度正相关,但与生长季前期降水均表现出正向相关,表明生长季前期温度的升高加剧了干旱的胁迫,不利于晚材细胞壁增厚,前期降水量高有利于减缓干旱胁迫,从而有利于晚材细胞壁增厚。
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