天山北坡雪岭云杉树轮宽度年表梯度特征分析

在天山北坡不同区域间隔海拔高度100 m左右采集5个树轮梯度年表,分析树木径向生长沿海拔高度变化的规律。结果发现:在树轮年表特征中,平均轮宽、树龄和敏感度等存在海拔梯度变化,平均轮宽和敏感度随海拔升高而降低,而平均树龄则与海拔高度呈正相关。高海拔采样点在同一区域和不同区域间一致性最好,低海拔采样点次之,而森林中部最差,东部和中部低海拔区域采样点的一致性要好于西部,坡向、坡度等小生境的差异也是影响树轮生长垂直变化规律的重要因素。存在同时影响不同海拔高度树轮生长的环境要素,西部和中部高海拔树木对该要素的响应更显著,在更为干旱的天山北坡中部和东部,对树木径向生长的影响较大的环境因子要多于西部伊犁地区。     

天山北坡中部不同海拔高度雪岭云杉树轮宽度气候响应对比分析

利用天山北坡中部沙湾地区两个坡面随海拔高度采集的雪岭云杉树芯样本,建立了13个树轮宽度年表。分析结果表明,2个坡面年表特征值随海拔高度的变化而不同,不同海拔树轮宽度对气候因子的响应呈现规律性。高低海拔采样点在生长季前对气候因子的响应相同,而在生长季则呈相反的响应。在生长季,高海拔采样点随海拔的升高,树轮宽度对气温的响应降低。不同坡面间受小生境的干扰较大,坡度较小的大鹿角湾高海拔采样点主要受气温的影响,而在坡度较大的石头沟高海拔采点则对降水有更明显的响应。沙湾树轮宽度年表对PDSI指数的响应与大尺度范围的树轮响应一致,即与PDSI呈正相关,低海拔区域响应最显著。主成分分析表明,在同一坡面树轮宽度年表的前3个主分量可以反映因海拔高度变化气候因子对树木年轮生长的影响。2个坡面树轮宽度年表的第一主分量表征持续干旱对整个坡面的影响。     

全球变化背景下天山西部雪岭云杉径向生长和水分利用效率对气候要素的响应

全球气候变暖和大气CO2浓度(Ca)急剧上升已成为不争的事实,并对森林生态系统有着深远的影响,全面理解森林生态系统对全球变化的响应至关重要。中亚干旱区特有树种雪岭云杉(Picea schrenkiana Fisch. et Mey)树轮稳定碳同位素(δ13C)和水分利用效率(iWUE)对气候变暖和大气CO2浓度急剧上升的响应缺乏研究。本研究利用天山西部伊犁河流域的雪岭云杉树轮样本,使用树木年代学方法和树轮稳定碳同位素技术,建立树轮宽度年表、稳定碳同位素(δ13C)以及内禀水分利用效率(iWUE)序列,分析了树轮δ13C和iWUE的长期变化特征,探讨了树轮δ13C和iWUE对气候的响应规律以及iWUE与树轮宽度的关系。结果表明,主要的气候因子并没有强烈地限制树木径向生长;夏季平均气温对树轮δ13C分馏有重要影响,iWUE的长期变化受到全球Ca增加和升温趋势影响,但直接影响iWUE年际变化的主要因素是饱和水汽压亏缺(VPD)。全球升温和Ca增加导致了iWUE的持续升高,但并没有导致雪岭云杉树木径向生长的明显增加。     

基于树轮的天山北坡三屯河流域过去146a降水变化

通过对新疆天山北坡三屯河流域2个采点的云杉树轮宽度标准化年表与小渠子和大西沟气象站月降水相关普查分析发现,区域森林中下部林缘年表与小渠子气象站上年7月至当年6月的降水呈显著正相关,其相关系数为0.694（p〈0.000 1）,且具有明确的树木生理学意义。利用区域森林中下部林缘年表序列可较好地重建小渠子气象站146 a来上年7月至当年6月降水量。对天山北坡三屯河流域过去146 a降水变化特征分析表明：天山北坡三屯河流域降水大体经历了6个偏干阶段和6个偏湿阶段,具有2、4、7、14、26 a的变化准周期,1942年和1945年分别是三屯河流域甚至天山山区较大范围内过去146 a的降水最大年份和最小年份,降水的长期变化与天山山区变化趋势有很大的相似性。     

中国西天山不同海拔雪岭云杉树轮宽度年表特征及其气候响应特征

利用西天山伊犁河谷新源林场卡勒克玛林区5个采样点(KL1～KL5)的雪岭云杉树轮样芯,建立宽度年表,并分析树木年轮标准化年表与气候的相关性,以及这种相关性随海拔梯度的变化情况。结果表明：(1)样本对总体的代表性都很好,KL3的各项指标在5个标准化年表中最高,包含的气候信息最多、受到气候的影响最明显;(2)除KL5与新源站当年4月的降水正相关不显著外,其余标准化年表均与新源上年及当年4月降水显著正相关,且较高海拔的KL1～KL3与当年4月降水的相关性较上年4月更密切,较低海拔的KL4～KL5则相反;(3)各标准化年表与新源站上年4月～上年10月以及当年9月的平均温度和平均最高温度为负相关,而与上年12月的温度要素均为正相关;（4）各采样点树木径向生长受气候的“滞后性”影响明显,林缘上部的采样点（KL1、KL2）树木径向生长受到温度的制约作用较降水更明显,林缘中下部（KL3～KL5）则相反。     

天山中段雪岭云杉森林冬春季小气候变化特征分析

利用天山中段雪岭云杉林区连续气象观测资料,初步分析了林内外冬、春季小气候特征的变化规律。结果表明,雪岭云杉林对小气候特征存在明显影响,冬、春季林内平均气温、地表温度相对林外均明显偏低,相对湿度均显著大于林外;林内同林外比,冬季、春季气温偏低分别在1.3~1.7℃、0.5~1.2℃之间,且林内气温日较差和相对湿度变化幅度明显小于林外。林内风速小,日变化不明显,静风的频率最大;冬、春季林外平均风速分别为2.0 m/s、2.5 m/s,而林内分别为0.2、0.3 m/s。     

托什干河流域额河杨和雪岭云杉径向生长对环境的响应对比

利用采自天山南坡托什干河流域的额河杨(Populus xjrtyschensis Ch.Y.Yang)和山区森林上线的雪岭云杉(Picea schrenkiana Fisch.et Mey)树轮样本,分别建立树轮宽度年表,选用相关函数法结合阿合奇气象站和沙里桂兰克水文站的逐月降水、温度和径流等主要环境因子,分析托什干河不同树种树木径向生长对环境因子的响应。研究表明,额河杨和森林上线的雪岭云杉树木径向生长对气候的响应均较差,位于森林上线的雪岭云杉对春季PDSI响应较好。托什干河流域树木径向生长可能受多种气象因子综合影响。同时,额河杨和雪岭云杉与径流量的相关性较高,额河杨树木径向生长响应夏季径流量,而雪岭云杉可以更好地响应水文年的径流量。本研究为利用阔叶树种重建天山山区历史气候水文变化提供参考。     

新疆伊犁南部山区树木径向生长对积雪变化的响应

根据伊犁南部山区10个采样点的树轮宽度年表与气象资料的相关普查,研究发现,伊犁南部山区树木径向生长整体与气温响应不显著,生长季之前的降水对雪岭云杉径向生长有重要影响,尤其是冬季积雪.树木径向生长与主要积雪参数呈显著正相关关系.其中,伊犁地区西段QST、ZMC树轮年表与当年1、2月的最大积雪深度相关性最好,相关系数分别达...     

叶尔羌河流域雪岭云杉树轮宽度气候信息的探讨

位于西昆仑山北坡的叶尔羌河是塔里木河的三大源流之一,该流域山区分布的雪岭云杉为过去气候变化研究提供了理想的载体。本文建立了叶尔羌河流域4个雪岭云杉树轮宽度年表和区域合成年表,探讨了树轮年表对叶城气象站气温、降水等气候要素的响应特征。结果表明雪岭云杉树轮年表具有较高平均敏感度、缺轮率和序列间相关系数,年表的质量较高。区域合成年表与叶城站上年6月至当年5月降水量相关系数为0.393,与当年3—9月平均最低气温相关系数为0.624。一阶差相关分析表明,树轮年表与最低气温的高频变化特征并不一致,二者较高的正相关主要是由于温度升高趋势的贡献。树轮年表与乌恰站上年7月至当年4月降水量相关系数为0.535。西昆仑山北坡雪岭云杉树轮年表与周边对水分敏感的树轮气候记录对比表明,其低频变化趋势以及缺年集中出现的年份均具有较好的一致性。由于气候干旱、下垫面条件恶劣,位于叶尔羌河流域的西昆仑山北坡雪岭云杉树木径向生长的限制因子仍然为水分条件,而非气温。     

新疆东部雪岭云杉与胡杨树轮记录的干湿变化对比分析

利用采自新疆东部的雪岭云杉和胡杨树轮样本研制出区域树轮宽度年表。相关分析发现雪岭云杉区域树轮宽度年表与上年8月至当年月标准化蒸发指数(SPEI)变化有较好相关性,相关系数为0.67 (P<0.001, n=54),同时胡杨区域树轮宽度年表也表现出较强的干湿变化信号(r=0.48, P<0.001, n=54)。利用线性回归模型重建了新疆东部1725–2013年上年8月至当年月SPEI变化,方差解释量为45.3%。利用雪岭云杉区域树轮宽度年表能够较好地重建新疆东部自1725年以来的上年8月至当年7月的SPEI变化,方差解释量达45.3%。重建结果揭示新疆东部1725-1728年,1737-1758年,1765-1804年,1829-1834年,1845-1852年,1888-1904年, 1915-1923年,1932-1961年,1969-1973年,1986-2001年偏湿;1729-1736年,1759-1764年,1805-1828年,1835-1844年,1853-1887年,1905-1914年,1924-1931年,1962-1968年,1974-1985年,2002-2013年偏干。新疆东部干湿变化与天山中西部干湿变化在年际变化上存在很强一致性,但在年代际变化上存在显著差异,并与甘肃河西走廊干湿变化存在紧密。胡杨树轮宽度年表与雪岭云杉树轮宽度年表所指示的干湿变化在年代际上存在一致性,但是胡杨对干湿变化响应往往滞后于雪岭云杉。     

天山北坡东部树轮宽度和稳定碳同位素的环境响应分析

在天山北坡东部森林上限采集雪岭云杉样本,建立了树轮宽度年表和稳定碳同位素序列,采用相关函数分析了树轮宽度与木垒气象站温度和降水的关系,发现这一区域的树轮宽度主要受到水分条件的限制,但由于采样点位于森林上限,温度也限制了树木的生长,导致了树轮宽度记录降水信息能力减弱。树木年轮稳定碳同位素序列反映了工业革命以来,由于化石燃料燃烧,大气CO2浓度增加,大气δ13C降低的事实。将树轮δ13C序列进行校正后与木垒月气象资料的相关分析表明,树轮碳同位素序列与温度和降水的关系较为复杂,可能受到多种因素的共同影响。这一区域森林上限的树轮碳同位素并不是反映气候变化的最好指标。     

“新疆天山北坡树木年轮气候研究”项目——获新疆气象局科学研究与技术开发一等奖

一、项目背景 全球变化研究（IGBP）是当前科学研究的热点问题之一,气候变化又是该研究的“重中之重”。研究几十到几百年尺度的气候变化的方法中,树木年轮以其适用区域广、连续性好、定年精确,而在国内外被广泛使用。     

天山云杉生态气象监测基地建成投入试运行

在国家财政部修购项目“林木生长与环境监测系统”的支持下,中国气象局乌鲁木齐沙漠气象研究所分别在阿尔泰山、天山建立起西伯利亚落叶松和云杉生态气象监测基地。11月1日,建在天山白杨沟乌鲁木齐牧业气象试验站附近的“天山云杉生态气象监测基地”的仪器设备完成系统总体安装,投入试运行。“天山云杉生态气象监测基地”的仪器设备全部选择国际公认的标准仪器并通过公开招标采购。     

天山北坡次季节-季节尺度降水集合预测北大核心CSCD

在新疆天山大地形背景下,实现了中国气象局研发的高分辨率气候业务预测系统CMA-CPSv3(China Meteorological Administration-Climate Prediction System version 3)在天山北坡经济带的本地化应用,分别评估控制预报、传统集合平均预报以及改进后的最优概率阈值集合方法(deterministic ensemble forecast using a probabilistic threshold,DEFPT)对该区域次季节-季节降水的预测水平。评估结果表明:基于CMA-CPSv3预测系统的DEFPT方法可以提升天山北坡次季节-季节尺度1~5 mm阈值降水落区以及持续性的预测效果,优于传统集合平均预报和控制预报。从2016年7月29日—8月2日、2017年6月7—12日以及2020年7月8—12日时段发生在天山北坡的降水事件个例分析结果看,不论从降水落区、降水异常还是降水持续性,DEFPT集合预报在天山北坡西部和南部均有更好的效果,但在天山北坡东部和北部预测能力相对略低,这与该区域水汽的预报偏差增大有关。