采用树轮图像分析方法研究历史时期气候变化的可行性*

本文以川西云杉为例,探讨了采用树轮图像分析方法进行历史时期气候变化研究的可行性。对比分析发现,图像分析得到的年轮宽度序列与宽度仪的测量结果基本相同;而年轮宽度与年轮灰度序列之间不存在明显关系,其差异可能是不同环境因子作用的结果。图像分析得到的川西云杉年轮灰度年表在反映某些气候要素变化上优于年轮宽度年表,并以年轮最小灰度、年轮平均灰度和晚材平均灰度较为突出。川西云杉年轮灰度主要受初春月平均最高气温的影响,且两者为负相关关系。     

新疆伊犁地区近250年冷暖变化特征分析

用树木年轮年表可重建过去的气候，扩展对气候变化的全面估计，本文利用伊犁地区２２个树轮年表，重建了该地区２５０年平均温度序列，并对周期冷暖变化特征进行了分析，对未来趋作了预测。     

利用树木车轮资料重建西藏中部过去气候的初步尝试

为较可靠地利用年轮气候学方法重建过去气候，本文依据西藏中部，四个经过合适取样和精确定年的树木年轮年表，首先确立了它们各自生长状况对气候要素的响应函数，进一步明确年轮宽度与气候变化的关系。接着，选择可被重建的气候因子，并建立包括前期生长在内的、经过正交变换的转换函数，达到重建过去气温和降水的目的。此外，还划出不同的校准期和验证期，采用统计方法和其它类型代用资料进行检验。     

树轮灰度资料采集技术方法简介

通过结合气象行业标准《树木年轮气候研究树轮采样规范》(QX/T90-2008)和WinD-ENDRO 2005树轮图像分系统的多年使用经验,将树木年轮灰度资料采集流程划分为野外采样流程、样本预处理流程、灰度数据获取流程、灰度数据交叉定年流程。通过对灰度资料采集过程中各个流程的讨论,希望可以为将来制订规范的树轮灰度资料采集技术方法提供参考。     

喜马拉雅冷杉和林芝云杉年轮稳定碳同位素气候意义比较

对采自西藏东南部的喜马拉雅冷杉和林芝云杉交叉定年后 ,进行了过去 1 0 0年的年轮δ13 C分析。结果表明 :冷杉和云杉年轮δ13 C序列记录了大气CO2 浓度升高引起大气CO2 的δ13 C下降的全球性趋势 ,但两者的响应程度不同。冷杉和云杉年轮δ13 C高频变化包含共同的气候环境变化信息 ,但在细节变化上存在差异。在对气候变化的响应上 ,两者记录的信息可以进行相互比较 ,以便利用不同地区不同树种的δ13 C进行大区域气候重建。     

树木年轮对塔里木河生态环境变迁的印证

树木年轮是全球变化研究中获取过去气候环境演变数据的重要载体,具有定年准确、连续性好、分辨率及重建精度高等优势。通过单调趋势检验塔里木河上中游径流量与胡杨年轮的趋势变化情况,将树木年轮与历史文献记载相结合,分析塔里木河下游树木年轮对水分供给的响应情况,印证胡杨年轮对河道改道事件响应的准确性。结果表明：（1）1957—2010年,塔里木河上中游胡杨径向生长量在时间序列上逐渐下降,与径流有着相同的变化趋势,且下降趋势显著;（2）下游年轮标本显示1913-2000年胡杨径向生长量整体下降,1973-2001年更加明显而达到近100年最低水平,拉依河的形成、改道、重归故道等与历史文献记载相同;（3）生态输水工程的开展改善了下游生态环境,这从下游胡杨年轮上得到了验证,但近15年的生态输水远未使下游胡杨年轮生长量达到1920年以前的水平,说明目前的生态输水对荒漠河岸林的恢复能力也是有限的;（4）在胡杨年轮对水资源的响应分析中,小波分析方法与历史文献记载得出了相同的结论。     

云南丽江树轮δ18O记录的大气环流变化信息

通过对云南玉龙雪山丽江冷杉年轮晚材纤维素氧同位素 (δ¹⁸O) 的分析,建立了1902-2004时段年分辨率的树轮δ¹⁸O序列。将所得序列与相邻的丽江市气象站记录的气候资料对比,分析了树轮δ¹⁸O对气候要素的响应。结果表明,丽江冷杉年轮晚材中的δ¹⁸O与其生长季气候因子密切相关。主要与季风期 (8-10月) 的降水和相对湿度、6-10月总云量、5-6月平均温度显著相关,尤其和总云量相关性最高 (r = -0.45,P = 0.01)。同时,树轮δ¹⁸O年际变化与南亚季风指数、东亚夏季风指数呈反相关关系,并与1-5月南方涛动指数负相关显著,在一定程度上反映了大尺度的大气环流影响。     

马尾松年轮宽度年表特征及气候响应的相关性研究（英文）

树木径向生长形成的年轮与气候变化密切相关,不同气候条件(例如温度、降水)能影响树木生长,年轮的宽度变化能够反映气候变化情况。树木年轮具有定年准确、连续性强、分辨率高和记录性好等优点,应用树木年轮信息进行气候变化的研究是现今气候变化研究的重要手段。我国树轮气候学的研究区域主要集中在新疆、内蒙等西北干旱、半干旱地区以及东北地区的长白山自然保护区,研究的主要方向为历史时期的气候重构和树木年轮信息的气候变化响应。近年来,国内树轮气候学界以邵雪梅、史江峰等学者开始将研究区域拓展到我国东南沿海地区,并取得了一定的进展。本文利用采自湖南丘陵山区双牌县阳明山西北坡3个采样点的马尾松年轮宽度样本,建立了一个长度为36年的区域马尾松年轮宽度年表。阐述了马尾松年轮宽度年表的建立过程,并论述了马尾松年轮宽度年表与气候要素之间的关系,旨在探讨我国南方丘陵湿润山区树木在生长前期(径向连年生长达到最大值)的年轮宽度对气候要素响应研究的可靠性,同时揭示该地区过去环境变化的一般规律及其对树木生长的影响。相关分析发现:阳明山三个采样点的区域马尾松树木年轮宽度变化和当地气候要素存在良好的相关性。树木生长季前的径向生长与当年1–5月份的平均温度显著正相关,相关系数0.596(P0.01),与上一年的夏季6、7月份的平均温度显著正相关,相关系数0.630(P0.01);降水对马尾松的径向生长的影响主要表现在"滞后效应"方面,上一年生长季外的11–3月份以及夏季6、7月份的降水对马尾松径向生长存在负相关,相关系数分别为-0.46、-0.582(P0.05)。     

中国、德国专家用树木年轮研究新疆艾比湖历史气候

位于乌鲁木齐的中国气象局树木年轮理化研究重点开放实验室,日前和德国柏林理工大学生态研究中心专家共同对新疆艾比湖进行了科学考察,打算用树木年轮来探究艾比湖地区历史气候。中国气象局树木年轮理化研究重点开放实验室负责人魏文寿说,树木年轮以其定年准确、连续性好、分辨     

云南气象台站迁址造成的气候"突变"分析

气象观测资料是天气预报和气候变化分析的重要基础资料，观测环境的改变造成了资料的不连续。分析了云南元阳、西盟气象站因县城滑坡迁址引起的显著气候“突变”现象，从而导致云南两项气候极值记录的改变，引起了云南气候极值点的地理转移。采用Cramer、Yamamot和Mann-Kendall法检验了两站资料序列气候“突变”事实的存在。在短期气候预测、气候影响评价等业务中对两站资料的特殊性须做谨慎处理，采用短序列的新站址气候平均值更为重要。     

A PRELIMINARY STUDY ON COMBINING TWO KINDS OF PROXY DATA USING THE CONDITIONAL QUANTILE ADJUSTMENT METHOD

LbooductionThereisanughneedfOrgreaterunderstandingofnatureandcauseofthefluCtuationinclimatethathaveoccurredsincethemoStrediceage.AccordingtooneresearchstreaminPastGobalChangsstudy,findingmulti-proxydataonclimatcvanatonwithhighresolutionisanimPohanobjeCtiv…     

基于日记的历史气候变化研究综述

重建历史时期的气候变化可为分析当前气候变化规律和模拟未来气候变化趋势提供历史参考情景。古代私人日记中保存的气候信息,因其直观性强、分辨率高等特点而受到研究者的重视,成为重建历史气候时使用较多的一类代用数据。近年来,国内外学者利用日记资料,已经重建了多个地区历史上的温度、降水及物候变化,并已逐步由定性描述发展到定量研究。本文从代用指标、研究方法、研究成果3 个方面,对基于日记的历史气候重建研究成果进行综述,得到以下结论:① 重建指标选取上,国内外均较常使用天气情况日数和感应记录两类指标;此外,国内常用自然生长植物的物候期,而国外还使用风向、云量等指标;重建指标类型可分为定量、半定量、定性3 类,定量与定性指标使用较多,半定量指标使用相对较少。② 重建方法上,中外研究者多采用定性分析法和定量转换法等;资料校对方法上,西方学者多采用器测资料进行检验,国内则常选用方志与官私文件进行校订。③ 国外研究的重建内容主要涉及区域温度和降水;而国内除了温度和降水重建外,还研究了沙尘和梅雨等中国特有的天气气候现象。利用日记重建历史气候的优势在于,日记中保存的历史气候信息细节丰富、时间分辨率高,因而能够很好地保证重建结果的准确性。未来这一领域的研究还应继续改进代用指标的定量转换和重建结果的校验方法,并加强对不同区域、不同时段的同类研究结果的集成研究。     

过去2000年中国气候变化研究

总结了中国科学院地理科学与资源研究所在过去2000年中国气候变化研究方面的主要进展,并对未来研究动向进行了展望。在过去10余年中,中科院地理资源所的历史气候变化研究在已有基础上,面向国际本领域研究的前缘科学问题,开展了大量研究工作,在代用资料的收集、整理与数据库建设,温度与降水变化重建以及气候变化的时空特征分析等方面取得了许多新成果。未来不但需要进一步利用历史文献、树轮等气候变化重建手段,加强高分辨率的气候变化重建工作,加密气候变化代用资料的空间覆盖度,并结合历史气候模拟等手段,深入开展气候变化动力学机制研究;而且还需要进一步利用地理资源所在本领域已积累的研究优势,开展历史时期的气候变化与人类相互作用等方面的研究。     

基于历史文献的华南地区气候变化研究进展

总结和分析了利用历史文献代用资料重建具有代表性的华南气候序列（包括温度变化和降水/干湿变化序列）的状况,认为华南地区历史时期气候变化研究虽已取得丰硕成果,但存在时间分辨率较低、空间范围宽泛、数据的统一性和可靠性较差,以及缺乏气候变化的相关机制和气候变化周期研究等方面的问题,指出应进一步挖掘华南地区高分辨率气候代用资料（历史文献）,提升气候变化研究的时间分辨率和空间覆盖度、加强重建序列的可靠性、增加其周期性和趋势性分析等是解决该地区气候变化研究问题的有效途径。     

北半球千年温度集成重建所使用的代用序列述评——以石笋为例

充分掌握过去全球气候变化的规律,是分析现在全球气候变化的关键。为了重建近2 000 a的全球（主要是北半球）的温度时空格局,Mann使用了1 209条代用序列。主要评价Mann等在重建中世纪暖期以来（公元800年以来）全球（主要是北半球）的温度时空格局时,所使用的46条代用序列中的8条石笋序列。其中北半球的序列（6条）要多于南半球的序列（2条）。通过对所选石笋序列的文献检索和科学评估,认为Mann等最初选用的8条石笋序列和筛选后剩余的6条石笋序列并非都代表温度信号,其中只有两条序列是原作者认为代表温度信号的,代表降水量信号的序列要多于代表温度信号的序列。所以Mann等选用这些序列重建温度有待商榷。由于石笋代用指标本身的复杂性,其气候指示意义仍然存在争议。     

Temperature variations evidenced by records on the latest spring snowing dates in Hangzhou of eastern China during 1131–1270AD

We collected and verified documentary records of the latest spring snowing dates(LSSD) in Hangzhou during Southern Song Dynasty. Furtherly, the statistical correlation between this proxy and February–April mean temperature in Hangzhou was examined, and samples later than the perennial mean of the LSSD during Southern Song Dynasty were transformed into the decadal mean of LSSD by means of Boltzmann function. General characteristics of this reconstructed LSSD series with a 10-year temporal resolution was analyzed, and it was also compared with other documentary evidences and reconstructed climate series in China for the period 1131–1270. The results and discussion suggested that:(1) Records of the LSSD in Hangzhou during Southern Song Dynasty did not refer to ice pellets and graupels, which had an explicit climate significance(–0.34℃/10 d, R2=0.37, p0.001). However, when this proxy is used to reconstruct temperature changes, all dates should be converted into proleptic Gregorian style and meet the same criterion of "true Qi" as the Chinese traditional calendar after 1929.(2) The decadal mean of LSSD can be effectively estimated by using the forefront of LSSD in the decade on the basis of Boltzmann function, whose extrapolation has a lesser uncertainty than those on the basis of linear models or polynomial models.(3) The spring climate in Hangzhou during 1131–1270 was almost as warm as the period 1951–1980. At the centennial scale, this period can be divided into two phases: the cold 1131–1170 and the warm 1171–1270. In the latter, 1181–1200 and 1221–1240 were two cold intervals at the multi-decadal scale.(4) The reconstructed LSSD series was consistent well with other documentary evidences and reconstructed climate series in China for 1131–1270, which may reflect the influence on the climate over most regions of China imposed by the Pacific Decadal Oscillation(PDO).     

中国中世纪暖期气候研究综述

中世纪暖期是2000年来全球最重要的气候事件之一,关于中世纪暖期的研究,主要是通过各种代用资料重建气候序列。从目前的研究来看,能敏感响应环境变化的高分辨率的信息载体主要有冰芯、树轮、历史文献、湖泊沉积及石笋等。随着代用资料的开发,对于中世纪暖期的研究已经取得了丰硕的成果,但在中世纪暖期是否具有全球性,不同区域的起讫时间、增温幅度、内部波动以及成因机制等问题上还存在一定争议。主要原因是受重建资料敏感性与地域性限制,加上不同代用指标对气候变化敏感性的差异以及不同代用资料的方法、气候与环境意义等存在差异,定年存在误差。在中国,从对重建资料的整理分析来看,对于"中国是否存在中世纪暖期"这个问题,各研究者们没有达成一致的看法;对于中国中世纪暖期冷暖变化的研究,由于区域差异,东部重建资料以历史文献为主,而西部关于历史气候环境的相关记载很少,所以重建资料以冰芯、湖芯、树轮等为主。大多数的研究结果认为,西部的冷暖变化与东部有着明显的差异,其中最主要的是东部在900~1300 A. D.存在明显的温暖期,而西部则暖期不如东部明显。今后为了更加全面深入的了解中世纪暖期气候特征,应加强各种代用指标高分辨率序列的积累和定量化研究、各种代用指标和重建序列的综合集成研究及其与古气候模拟结果的比较研究,以期从动力学角度加深理解中世纪暖期的区域响应差异。     

基于杭州偏晚终雪记录的南宋（1131-1270年）气候再推断

本文整理、考订了南宋时期杭州偏晚终雪记录,诊断了此类资料的气候指示意义,进行了各年代不同数量终雪日期值至对应年代平均终雪日期值的转换,进而分析了重建序列所指示的温度变化特征与其他文献证据、气候变化重建结果之间的一致性。结果表明：① 史料记述的杭州偏晚终雪现象系以惊蛰以后为标准,且不包括霰和冰粒类微量降雪类型,其有着明确的气候指示意义（-0.34 oC/10d,R² = 0.37,P<0.001）,可有效用于温度重建。② 基于非线性的波尔兹曼函数,以不同样本量偏晚终雪日期值可有效估算10年平均终雪日期,其外推结果较之线性函数和二项式函数具有更小的不确定性。③ 南宋时期杭州春季的平均温暖程度大致相当于1951-1980年,该时期在百年尺度上可划分为1131-1170年的寒冷期和1171-1270年的温暖期。其中,后一阶段有1181-1200年和1221-1240年两个亚冷期。④ 南宋时期杭州10年平均终雪日期的变化与中国其他地区温度变化的代用证据和重建结果具有较好的一致性,并与太平洋十年涛动的冷暖位相变化比较吻合,这可能说明了中世纪暖期太平洋十年涛动对中国大部分地区气候所具有的共同影响。本文为更深入认识12-13世纪中国东部季风区的气候变化特征提供了新的证据。     

树轮密度对气候的响应及重建研究进展

树轮密度是重建过去气候变化的重要代用指标。过去几十年,国内外学者针对树轮密度开展了大量的研究工作,取得了丰硕的成果。论文收集了国内外有关树轮密度的研究文献,从树轮密度对气候变化的响应和气候重建等方面进行了概述。尽管树轮密度对气候变化的响应可能受到样点的地理位置、地形(如海拔、坡向等)、树种等因素的影响,但湿冷地区树轮晚材最大密度能较好地反映生长季或生长季末期温度变化;而干旱地区的早材平均密度能揭示生长季早期的降水变化。因此,目前大多数研究以重建生长季或生长季末期温度为主,也有重建降水量、海平面气压变化的案例。此外,重建方程的方差解释量存在空间和树种间的差异,但这些差异需要更多的研究工作加以验证。最长的重建序列来自于欧洲,长达2018 a;国内基于树轮密度重建的最长温度序列来自于西南地区,长达449 a。另外,树轮密度序列在对温度响应的分异性问题以及评估强火山喷发的降温效应方面还存在争议。其争议源于树轮密度与温度关系还受到其他环境变量与人为因素的影响,因此今后研究还需关注树轮密度与降水、光照等其他气候变量的关系,同时也要注重树种、海拔、实验方法等非气候因子的影响。