树木年轮记录的青海乌兰地区近千年温度变化

过去1000 a气候变化历史是评价当今气候变暖的重要背景资料. 作为全球变化的敏感地区, 青藏高原过去千年高分辨率气候变化重建还很少. 对采集于青海省乌兰地区祁连圆柏林上限的树轮样本进行了气候响应分析, 揭示了上限祁连圆柏生长主要受温度变化限制, 即与上年9, 11月和当年2, 7月的平均温度相关显著(P<0.05), 而与降水量之间不存在显著的相关关系. 基于以上分析, 重建了过去1000 a来上年9月至当年4月平均温度的变化, 转换方程的方差解释量为40.8%. 重建结果显示, 20世纪是过去千年中最暖的百年, 20世纪90年代是最暖的10 a. 重建与邻近地区的树轮、湖泊沉积记录的温度变化具有较好的一致性, 表明该重建是可靠的. 与北半球千年温度变化对比表明, 中世纪暖期时该地区的气候变化存在明显的区域特殊性, 最近400 a来, 该地区对北半球气候变化有较好的响应.     

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.     

藏东南亚高山暗针叶林干扰迹地森林更新调查

藏东南为我国主要天然林区,是全球生物多样性最丰富的地区之一,同时也是我国重要的生态安全屏障.在实施国家天然林保护工程之前,该地区天然林曾受到干扰(采伐、林火)的影响.为了探究亚高山暗针叶林采伐和火烧迹地上森林更新的过程,本研究选取藏东南色季拉山急尖长苞冷杉(Abies georgei var. smithii)采伐迹地和火烧迹地,设置了8块森林样地(30 m×30 m),采集树轮样本并进行样地调查.通过对干扰迹地边缘区树轮序列的生长释放分析,推测采伐活动发生在1991年左右,火烧迹地形成于1942年左右.样地调查揭示,干扰迹地内树种更新密度为222～589株/hm~2.过去30～70年来,西北坡向采伐迹地上的更新以急尖长苞冷杉为主,而西南坡火烧迹地的原生林则主要被川滇高山栎(Quercus aquifolides)、高山柏(Sabina squamata)和林芝云杉(Picea likiangensis var. linzhiensis)次生林所取代.因此,今后的研究亟待监测干扰迹地内的微环境状况,以期为变暖背景下藏东南森林保护和管理提供科学依据.     

气候变暖会使青藏高原树线一直上升吗?

树线上树木生长主要受生长季低温限制,因此气候变暖将导致高山树线向更高海拔迁移。然而,全球树线调查数据显示,近百年来约50%调查样点树线上升明显,其余则保持静止状态。以上事实揭示,除了气候因素,非气候因素(如竞争等种间关系)也在一定程度上调控着树线的位置变化。青藏高原拥有全球海拔最高的天然树线,是探讨气候和非气候因素对树线变化影响的理想区域。研究发现:树线之上低矮稀疏的灌丛或草丛成为幼苗萌发或生长的"避难所",从而有利于树线大幅度爬升;而高大茂密的灌丛则会形成一道宽厚的"封锁墙",从而抑制树线的上升。因此,变暖背景下树线位置倾向于向更高海拔爬升,但爬升速率受到树线之上种间关系的调控。变暖并不一定会造成树线位置的显著上升。     

干扰对树线生态过程的影响研究进展

作为重要的非气候因子之一,干扰与树线之间的关系已成为干扰生态学研究的重要内容之一,开展受干扰树线研究对于实施山区生态保护或修复具有重要意义.当前,关于干扰如何调控树线对气候变化的响应仍缺乏系统的研究.为此,本研究梳理了气候变化背景下多种干扰因子对树线生态过程的影响.已有的树线研究中涉及的自然干扰主要包括:火山喷发、冰川进退、野火、雪崩、生物活动、极端低温、强风等;人为干扰包括:森林砍伐、放牧、人为用火、开矿、农耕、药草采集、旅游等.在多数情况下,由于在强度、频率、持续时间上的差异,不同干扰因子对树线生态过程具有不同的效应.在干扰迹地上,根据土壤生境状况,树线变化将经历由多种环境因素驱动的原生或次生演替过程以及由气候驱动的林分变化两个主要阶段.当前研究中缺少对常见干扰因子的连续观测资料,且未能很好地区分干扰历史和气候变化对树线生态过程影响的相对贡献.相关研究需同时关注干扰因子对树线的破坏性和增益性影响,尤其加强后者研究可避免对树线干扰因子的片面认识.今后亟待开展干扰状况下的树线模拟研究.基于多种研究手段,围绕关键生态过程,针对树线人为干扰因子进行长期跟踪调查是值得尝试的研究思路.值得提出的是,青藏高原既拥有北半球最高海拔的天然树线,也分布着不同类型的受干扰树线,是开展天然树线与受干扰树线对比研究的理想区域.     

代用资料揭示青藏高原的气候和环境变迁

目前，人类利用温度计、量雨器、探空气球以及空间卫星等大量现代仪器来观测和研究气候。借助于全球气候环境观测网，研究人员几乎可以得到每时每刻的各地环境变化状况。然而，人类的现代观测记录仅有近百年的历史。为了探索地球气候环境的变化规律，预测其未来发展趋势，人类还需要知道过去更早的气候环境变化情况。因此，科学家就利用一些自然的或人文的资料，通过一系列反演过程来获得早期的气候和环境信息，这些资料通常被称为气候环境变化的代用资料，如历史文献记录、冰芯、湖泊沉积、树轮等。     

青藏高原生态系统对气候变化的响应及其反馈

近几十年来,青藏高原正经历快速的气候变化,高原生态系统因此发生了深刻变化,并对周边地区产生了深远影响.本文围绕青藏高原生态系统结构和功能对气候变化的响应与反馈这一主线,系统总结了气候变化对物候、高山树线、生物多样性、植被生产力和生态系统碳汇功能的影响,阐述了青藏高原植被变化对区域气候的反馈及对亚洲季风的远程影响的研究进展.主要结论如下:气候变暖导致植被返青期总体提前,高原树线位置上升,高寒草原植物物种丰富度和多样性下降;气候变暖总体促进了高原植被生产力、增强了生态系统碳汇功能,但受限于土壤极大的空间异质性和对深层土壤碳动态理解的匮乏,目前对高原土壤碳库及土壤碳汇功能大小的估算仍具有较大不确定性.同时,青藏高原植被变化对近地表气温产生"负反馈"作用;植被活动增强还对东亚季风产生远程影响,导致我国东部夏季降水变化呈现"华南增加-长江黄河中间区域减少"的空间分异格局.未来的研究需要在完善观测体系基础上,加强对高寒生态系统对气候变暖的适应机理及生物地球物理反馈等过程的认知,为优化生态系统管理和保障青藏高原的生态安全提供理论基础.     

中国中西部地区树木年轮对20世纪20年代干旱灾害的指示

分析了青藏高原东北部的祁连圆柏(Sabina przewalskii Kom.)、内蒙古中部的油松(Pinus tabulaeformis Carr.)和关中地区华山松(Pinus armandii Franch.)树轮序列之间的关系及用它们来指示极端干旱事件时空演变特征的潜力.结果表明,研究区内相邻树轮年表之间以及相距较远的树轮年表之间存在显著的相关关系,这表明了区域性和大范围的气候变化对树木生长的影响,同时也暗示了在中国西北半干旱区建立大空间尺度上树轮网络的潜力. 在最近150年内,不同地区树木在20世纪20年代和30年代初都有明显的生长下降现象,但是树木生长开始下降的时期及下降的幅度具有区域性的差异.这段时期树木生长的下降反应了可能发生的干旱事件,而多方面的历史记录证实了这一推断.另外,树木生长的区域差异反应了干旱发生的时空特征.