树轮所记录的公元1842年以来内蒙古东部浑善达克沙地PDSI的变化

利用浑善达克沙地东部新建立的4条油松和白扦年轮宽度序列, 重建了过去163 a来干旱变化的历史. 结果表明, 该区树轮序列具有明显的年际变化和较强的公共信号, 且树轮序列之间的变化比较一致, 是很好的区域气候代用资料. 通过对4个树轮宽度标准年表的平均而建立了一个区域年表 (RC), 并用其进行分析与气候重建. 树木的生长主要受2~3与6~7月份的低降雨量和5~7月份高温的限制. 由于PDSI考虑了前期干旱的积累效应, 因此RC与生长季及生长季之前的PDSI之间均存在显著的正相关关系; 响应函数的分析揭示, RC仅与6, 7月份(5月份也接近95%的置信水平)的PDSI之间存在显著的关系. 5~7月份是浑善达克沙地树木生长的关键时期, 因此我们采用RC重建了过去163 a来5~7月份平均PDSI的变化, 重建方程的方差解释量高达52%, 且方程稳定. 重建的5~7月份的平均PDSI序列与周边城市的平均旱涝指数的变化趋势比较一致, 并捕捉到了20世纪60年代中期以来东亚夏季风的明显减弱过程. 值得提出的是, 近40 a是过去163 a来浑善达克沙地比较干旱的时期. 与华北夏季降雨变化周期相同的是重建的5~7月份的平均PDSI序列也具有20 a的显著变化周期.     

内蒙古呼伦贝尔地区伊敏河过去135年以来年径流总量的树轮重建

依据内蒙古呼伦贝尔地区湿度敏感的樟子松树轮宽度年表与区域平均最高温度、降水量和年径流总量的相关分析结果,重建了该区域公元1868～2002年伊敏河年径流总量.统计检验表明模型稳定可靠,其方差解释量达52.2%.在135年的径流重建序列中,极端干湿年份相当,分别占总年份的15.6%(21/135)和14.1%(19/135).连续2年以上的极端干旱时段出现在1950～1951,1986～1987,1905～1909,1926～1928,1968～1969,1919～1920年;湿润时段为1954～1959,1932～1934,1939～1940,1990～1991年.区域水文序列对比显示,伊敏河年径流总量与蒙古高原中、东部树轮径流或年表序列具有同步变化趋势.周期分析结果表明,呼伦贝尔及其邻近地区水文气候要素变化与大尺度的气候驱动(PDO,ENSO及北大西洋海表温度变化)和太阳活动有一定联系.     

树轮宽度记录的松潘地区年平均气温变化

利用采自四川省松潘县境内3个样本点的冷杉树轮样本建立了树轮宽度标准年表(STD),并合并成了区域年表(RC).与气候要素进行相关分析发现,该地区树木径向生长主要受到温度的限制,树轮年表与多个月份的气温相关显著,其中,区域年表与前一年9月至当年8月(P9C8)平均气温的相关最高(r=0.576,P0.0001).在此基础上,利用区域年表重建了松潘地区1701年以来的年平均气温变化,重建方程稳定,其方差解释量达33.2%(R2adj=32%,N=59,F=28.33).重建结果显示,在过去310年间,该地区先后经历了8个偏暖阶段和7个偏冷阶段.通过时空相关分析,表明重建序列具有较好的时空代表性.此外,重建结果不仅通过了统计检验,还得到了海螺沟冰川末端变化、周边地区其他树轮资料重建的温度结果以及气象灾害历史记录的验证,证实了重建序列的可靠性.多窗谱分析结果显示该地区气温变化存在显著的2~3 a,26 a,准33 a和准40 a周期变化.     

利用树轮宽度重建过去238 年来内蒙古喀喇沁年降水量

根据树轮气候学实验步骤, 经过精确交叉定年, 建立了内蒙古喀喇沁地区油松树木年轮宽度年表. 相关函数分析表明, 树轮宽度年表与上年8 月至当年7 月的降水总量显著相关,在此基础上设计转换方程, 重建了该地区1771~2008 AD 之间上年8 月至当年7 月的降水总量, 方差解释量达49.3% (调整自由度后为47.1%). 重建序列可与邻近赤峰-围场地区已有的树轮降水序列进行良好对比. 在1771~2008 AD 期间有8 个降水量较多的时期(高于多年平均值)和7 个降水量较少的时期(低于多年平均值), 分别反映了东亚夏季风较强和较弱的时期.功率谱分析检测出重建降水序列含有120, 80, 8 和2 a 左右的准周期.     

全球变暖背景下中国夏季表面气温与土壤湿度的年代际共变率

利用1961～2004年中国160站地面观测气温和降水月资料, 计算了自校正Palmer干旱指数 (PDSI)作为土壤湿度的代用资料. 首先使用中国40个站点的土壤湿度数据对PDSI进行可靠性验证, 结果表明自校正PDSI可以很好地表示土壤湿度的变化. 在此基础上, 分析了夏季土壤湿度和表面气温的变化趋势及两者的共变率. 分析结果显示, 在中国许多地区, 表面气温和土壤湿度之间存在着显著的年代际气候共变率和强的反馈作用, 这一年代际气候共变率与气候变暖紧密联系. 中国西北的东部, 华北和东北的夏季气候存在显著的由冷湿向暖干发展的年代际变化. 而在中国东南地区和西北西部, 气候发生了显著的由暖干向冷湿转变的年代际现象. 在过去20~30 a, 全球陆地的大部分地区都观测到显著的变暖, 而中国东南地区和西北西部则出现向冷湿发展的年代际变化, 这可能是需要在科学上引起特别关注的气候现象. 对于观测到的气候年代际共变率, 表面气温和土壤湿度的相互反馈作用起着一定的作用. 利用Palmer干旱模型研究发现表面气温的异常对土壤湿度具有显著的影响, 从而亦影响到表面气温和土壤湿度的年代际共变率. 在伴随着人类影响的全球变暖过程中, 中国气候出现年代际干旱或洪涝的可能性也相应增加, 本研究结果为此观点提供了真实的观测证据.     

天山云杉树轮宽度对梯度水分因子的响应

长时间序列的树木年轮在空间尺度上的比较可以更好地反映自然条件下环境变化对树木生长的影响, 对于认识未来全球气候变化对森林生态系统产生的影响具有重要意义. 为了研究梯度气象因子条件下树木生长与环境条件的对应关系, 选取天山山脉中国境内自西向东沿降水逐渐减少的3个地区的天山云杉树木年轮样本, 利用COFECHA程序交叉定年, 运用ARSTAN程序建立了3个地区的树轮差值年表, 并用PRECON程序进行响应函数分析, 探讨了树木生长与降水、温度两个气候因子之间的关系. 结果表明: (ⅰ) 3个样地差值年表各项统计量均有很高的值, 并且从西到东, 依次增大, 年表中含有较大的信息量; (ⅱ) 3个地区年表的年轮指数变化各不相同, 但总体均呈增加趋势, 其中昭苏与小渠子及小渠子与伊吾的年表显著相关; (ⅲ) 3个地区树木生长受降水与温度的综合影响, 但仍以降水为主(从西部到东部随着水分的递减, 树木生长与温度的响应由正相关变为负相关, 对降水的响应以正相关为主). 为此, 在全球气候变化条件下, 随着降水的减少和温度的升高, 天山云杉的生长将减少, 但降水对生长的影响仍然最大. 这一结论为研究未来气候变化对天山云杉林生长的影响提供了依据.     

利用兴安落叶松树轮最大晚材密度重建大兴安岭北部5～8月气温变化

对大兴安岭北部3个样点的兴安落叶松(Larix gmelinii)树轮样本进行树轮密度的分析,相关分析结果显示,树轮最大晚材密度年表与夏季气温变化有显著正相关关系,利用其中两个样点的树轮最大晚材密度对研究区1855年以来5～8月的平均最高气温变化进行了重建,重建值的解释方差量为39.5%.在大兴安岭北部过去的154年里,存在4个冷期:1874～1893,1927～1948,1951～1960和1992～2002年;以及4个暖期:1855～1873,1894～1916,1961～1991和2003～2008年.该地区20世纪末冬季气温的变暖现象比夏季更为明显.重建结果与研究区周边的气温序列均有较好的一致性,可以指示较大区域的气候特征.     

树轮最大密度记录的贡嘎山区公元1837 年以来的温度变化

利用采自青藏高原东部贡嘎山东坡两个海拔高度的冷杉树轮样本建立了树轮最大晚材密度(MXD)年表, 并合成了区域年表(RC). 经MXD 年表与气候要素的相关分析发现, 各MXD 年表均与8~9 月份温度显著相关. 其中, 区域年表(RC)与8~9 月平均温(1960~2007 年)的相关最高(r=0.733, P<0.001). 在此基础上, 利用区域年表(RC)重建了贡嘎山区过去171 年来的8~9 月温度变化, 重建方程稳定, 重建方程的方差解释量高达53.5%(R² _adj=52.4%, N=48, F=52.8). 重建结果显示, 在过去的171 年中贡嘎山区8~9 月平均温的异常高温年份为22 年, 异常低温年份为23 年, 且存在4 个明显的低温时段(1837~1842, 1884~1891, 1899~1905, 1984~1989 年)和3 个明显的高温时段(1966~1973, 1916~1924, 1876~1881 年). 重建结果除通过统计检验外, 还得到了气象灾害历史记录和研究区周围其他树轮资料重建的温度结果的验证, 证实了重建结果的可靠性.     

用天山雪岭云杉年轮最大密度重建新疆伊犁地区春夏季平均最高温度变化

为了研究新疆伊犁地区过去温度变化, 利用该区雪岭云杉6个样点的年轮最大密度年表(MXD)和年轮宽度年表(TRW), 分析了其年表特征和气候响应特点. 结果表明, 该地区不同样点的雪岭云杉树轮最大密度年表对气候变化有较为一致的响应, 与4~8月平均温度和平均最高温度均具有很好的正相关关系. 利用逐步回归分析方法筛选出的3个样点的树轮最大密度序列重建了该地区1848~2000年春夏季平均最高温度距平, 重建方程方差解释量达到56.2%, 且方程稳定. 重建结果揭示, 在伊犁地区, 20世纪50年代初到70年代初存在近153 a春夏季最显著的冷期, 并且在重建的时段内, 4~8月平均最高温度距平并没有表现出明显的上升趋势.     

青海杂多大果圆柏年轮指示的公元1360~2005年5~6月最高气温变化

根据采自青海南部高原杂多地区的树木年轮样本, 建立了该地公元1360~2005年标准树轮宽度年表. 通过相关函数、响应函数和偏相关分析发现, 该年表对杂多气象站点5~6月的平均最高气温响应敏感, 呈显著负相关关系. 因此利用该年表重建了杂多地区1360年以来春末夏初的平均最高气温序列, 并应用交叉检验方法对1961~2005年重建的校准方程进行了检验. 该重建校准方程的方差解释量达59.8%. 由于高温会使树木蒸腾作用加强, 从而造成水分胁迫, 所以在重建序列中, 高温的可靠性和准确性比低温的要高. 通过对重建序列的进一步分析得出, 1360年以来在年代际的时间尺度上, 气温显著偏高且持续时间较长的时段有6个, 即1438~1455, 1572~1612, 1684~1700, 1730~1754, 1812~1829和1853~1886年; 气温显著偏低且持续时间较长的时期有5个, 即1547~1571, 1701~1729, 1755~1777, 1830~1852和1887~1910年. 通过与邻近地区反映平均最高气温的标准树轮宽度年表以及与利用树轮重建的平均最高气温的序列的对比, 发现一些年代际尺度的变化在区域上比较一致.     

大同干旱原因初探

文章针对大同地区对农业造成主要危害的春季及初夏阶段干旱的成因和干旱的环流形势进行了分析.研究结果表明,导致大同地区干旱的根本原因是降水量与蒸发量之间的不平衡.由于环流背景、地形影响等原因造成大同地区降水量偏少,并且由于气温升高,造成了蒸发量加大,这是引起近年来大同地区干旱日趋严重的主要原因.     

CMIP5多模式对全球典型干旱半干旱区气候变化的模拟与预估

应用CRU 3.1气温资料和GPCC V6降水数据,系统评估了国际耦合模式比较计划第5阶段(CMIP5)中17个耦合模式对全球典型干旱半干旱区的长期气候变化的模拟能力,并在此基础上分析了不同典型浓度路径(representative concentration pathways,RCPs)下典型干旱半干旱区未来的气候变化情景.结果表明:大多数模式都能模拟出全球陆地以及典型干旱半干旱区观测气温时空分布特征,特别是近60年来显著增温的空间格局,但增温幅度偏小0.1~0.3℃/50 a;大多数模式难以捕捉到全球陆地观测降水的年际变化特征,模拟的变率和趋势均明显偏弱,不同模式对干旱半干旱区降水的模拟存在较大的时空差异,但总体上还是多模式集成结果更为接近观测值;在人类活动和自然变化的共同影响下,全球及其不同干旱半干旱区未来气温的变化均是以显著增温为主,特别是高端浓度路径(RCP 8.5)下的增温幅度几乎是中低端浓度路径(RCP 4.5)下的2倍;降水的未来变化情景基本上是"干愈干、湿愈湿"的时空特征,也是高端浓度路径下的变化更为明显;而未来中国北方干旱半干旱区很可能是气温上升、降水增加最为显著的地区之一.     

德令哈地区树轮宽度指数与草地植被指数的关系

利用德令哈地区五条祁连圆柏树轮宽度指数序列和1982~2001年逐月NOAA/AVHRR的标准化植被指数(NDVI)数据及气候数据, 在分析树轮指数及草地NDVI与气候因子关系的基础上, 探讨了祁连圆柏树轮宽度指数序列与草地NDVI之间的关系. 结果表明, 德令哈地区树轮宽度指数及草地NDVI深受6月份的水热状况, 尤其是降水的影响, DLH1~DLH5五条序列与草地6~9各月NDVI有显著的相关关系, 其中与8月份的NDVI相关性最强. 五条序列的第一主成分(PC1)与草地生长季各月NDVI值及生长季NDVI均值间存在显著的线性关系, 祁连圆柏树轮指数和草地NDVI变化的一致性体现了德令哈地区不同类型植被对水分胁迫的一致响应. 树轮指数与草地NDVI间的显著相关性为研究该地区草地过去的动态变化提供了基础, 本研究利用PC1重建了德令哈地区草地8月份NDVI的千年变化.     

历史的记录 必备的工具——评介《大科学年表》

由赵红州主编的《大科学年表》最近由湖南教育出版社出版,文苑中增添了一朵新葩。科学年表一般地是按年月顺序蒐编科学事件,编者根据读者对象、编撰目的剪裁资料、拟定纲目。《大科学年表》由科学和技术卷两大部分组成。前者汇集了从远古到1990年世界各国自然科学的重大历史事件;后者又分为两部分:世界技术年表(从远古到1990年)和新中国技术成就年表(从     

中国陆域干旱演变预估及其生态水文效应

全球变暖改变了大气圈、水圈、陆地圈与生物圈的水文生物地球化学循环过程,对降水、大气湿度、陆地水储量等气象水文要素及生态系统生产力产生显著影响.现有研究较少采用陆地水储量预估未来旱情,也未能量化水热通量和生态系统碳收支对干旱的响应机制.本文首先基于GRACE/GRACE-FO重力卫星识别中国陆域干湿状况,采用大气再分析、机器学习重构和通量观测等多源数据评估对流有效位能、水汽辐合通量、生态系统总初级生产力等水-热-碳因子对干旱事件的反馈效应;然后基于ISIMIP2b框架下全球气候模式集合,考虑3种代表性浓度路径,结合动态植被模型、全球水文模型和陆面模式,预估未来陆地水储量及旱情演变特征;最后,探讨气候变化下干旱对生态系统生产力的影响,并量化干旱预估各环节的不确定性.研究发现,陆-气耦合作用与旱情演变具有复杂的互馈效应, 21世纪末中国干旱历时和烈度可能大幅度增长;旱情加重影响了中国大多数陆域的生态系统净生产力,未来生态系统碳汇对干旱的调控功能减弱,且较高碳排放情景下植被受干旱胁迫影响造成的固碳下降现象更加严峻.     

基于CMIP5多模式结果评估人类活动对全球典型干旱半干旱区气候变化的影响

基于CMIP5多模式的历史试验(考虑所有驱动因子)以及单因子强迫气候归因试验结果,评估了温室气体、气溶胶、土地利用及所有人类活动对全球典型干旱半干旱区气候变化的影响.结果表明,所有人类活动和温室气体强迫会引起全球陆地显著增温,特别是由温室气体强迫引起的北半球中高纬地区近60年的增温幅度几乎是历史变化的2~3倍,气溶胶的降温效应则对近60年来的全球变暖具有明显的抑制作用,土地利用在大多数干旱半干旱区具有微弱的降温作用.所有人类活动和温室气体强迫会使大多数陆地及干旱半干旱区的降水增加,而气溶胶和土地利用的影响则存在明显的区域差异和不确定性.近60年,中国北方干旱半干旱区的气温和降水变化受人类活动的影响最为显著.基于集合经验模态分解(EEMD)的结果,大多数地区气温和降水的年代际和多年代际变化特征均是所有人类活动综合作用"同步叠加"在自然变化之上的一种结果;其中,气溶胶在大多数地区显著促进温度的多年代际变化,土地利用在澳大利亚地区则起到明显的抑制作用;对降水的多年代际变化而言,气溶胶的贡献相对比较突出,而温室气体和土地利用对全球降水的多年代尺度特征有明显的促进作用.     

大同干旱原因初探

文章针对大同地区对农业造成主要危害的春季及初夏阶段干旱的成因和干旱的环流形势进行了分析。研究结果表明，导致大同地区干旱的根本原因是降水量与蒸发量之间的不平衡。由于环流背景、地形影响等原因造成大同地区降水量偏少。并且由于气温升高，造成了蒸发量加大，这是引起近年来大同地区干旱日趋严重的主要原因。     

利用树木年轮资料恢复祁连山地区近700年来气候变化

<正>祁连山位于我国西北部,气候较为干旱,海拔3200m以上出现林带,海拔4000m以上存在有永久性冰雪覆盖.自70年代起,在祁连山发现有树龄较长的老树,有的近千年,且与气候要素有较好关系,是我国利用树木年轮研究气候变化规律极有潜力的地区之一.同时,应该指出的是,早期在祁连山的树木年轮工作,由于样本量不足,达不到“复本”的基本要求,也因为量测与定年的误差,所建成的年表远不符国际树木年轮数据库(ITRDB)的规定.本文则按照树木年轮气候学的基本原理与概念,采用最新的分析程序,在该地区进行取样、建立年表,并通过研究年轮指数和温度降水的关系,重建了一条祁连山地区过去湿润指数变化序列,进而探讨该地区过去气候变化特征.     

水与气候:认识人为干旱

<正>本文作者阿米尔·阿哈克查克(Amir Agha Kouchak)等人认为,随着气候的变化,尤其对人口密集地区的水资源管理来说,加州当前的极端干旱是一个教训。2012年至今,加州正遭受近百年以来最严重的干旱,不仅气温打破历史记录,年降雨量也不断下降,致使该地区森林、鱼类、野生动物的生存环境以及经济发展陷入了困境。由于盛产水果、蔬菜和坚果,加州历来被看作     

我国西北干旱区水文研究的现状及对今后研究的意见

干旱区在世界上分布极为广泛,其中以非洲、亚洲和澳洲面积最大;南北美洲也有部分地区为干旱区所占据,就在比较湿润的欧洲干旱(半干旱)区亦有出现(克里米亚和西班牙等)。干旱地区的特点就是相对的缺水,改造与利用干旱区都以有效的利用水资源为前提。随着经济、技术的发展,干旱(半干旱)区越来越多地被开发利用,因此,干旱区水文研究从本世纪四十年代在世界各国干燥地区广泛地开展起来。其中以苏联、美国、埃及、法国、澳大利亚、突尼斯和摩洛哥等国所做的工作较多。从现有的文献看来,世界各国干旱区水文研究是冶水文、水