我国亚热带树轮在挖掘过去非常规气候信号中的应用

论文摘要

近百年来随着全球的气候变暖,人类与环境之间的矛盾愈加突出。作为全球环境变化的显著影响区,了解我国过去气候变化状况,揭示过去气候变化的规律迫在眉睫。作为最重要的高分辨率气候代用指标之一,树木年轮数据在过去数百年和数千年的气候重建过程中发挥着重要作用。大量研究表明我国亚热带地区的树木年轮数据对于研究过去的气候变化具有很大潜力,但由于亚热带地区气候条件的复杂性,使得这一地区树木年轮的定年工作较干旱和半干旱地区困难,而且目前大多数相关的研究都是利用树木年轮重建历史时期一些比较常规的气候指标,如平均气温、降水量等,这大大限制了我国亚热带树轮气候学的发展。本文利用我国亚热带地区湖北省、河南省与安徽省交界的大别山,福建省长汀县,以及浙江省遂昌县三个区域具有较大树龄树木的树轮样本和轮宽数据,基于树轮气候学研究的基本原理,建立了三个地区5个树轮宽度标准化年表,采用相关分析、一阶差分相关分析、滑动相关分析、空间相关分析、功率谱分析等方法,来研究三个地区树木径向生长与气候要素之间的关系,并利用从不同途径获取的土壤温度和海洋表面温度等气象数据探讨亚热带树轮在挖掘过去非常规气候信号中的作用,并最终重建了相应地区的土温和海温。为了分析大别山地区树木生长与气候的关系,通过实地采集树轮样本建立了代号为HZS、BDF和ZRFYJO树轮宽度标准化年表,并与最近的麻城气象站的平均气温和降水量,以及从中国气象局获得的土温数据进行了相关分析。分析结果表明,HZS和BDF年表序列与气候要素的之间的相关性明显弱于ZRFYJO年表,这种响应关系的差异性可能是由于采样点之间明显不同的海拔高度造成的。ZRFYJO年表序列与10cm土温在一阶差分处理前后都表现出了显著的正相关,这表明土温是该地区树木生长的主要限制因子;利用从长汀县采集的树轮宽度样本,建立了MTJ年表,相关分析结果表明,年表与南海北部地区的海温无论在高频上还是在低频上都表现出了显著的正相关;利用国际年轮数据库获取的遂昌县的轮宽数据建立了XDC年表,分析结果表明,该地区树木生长与西太平洋暖池区域的海温在一阶差分处理前后都表现出了显著的负相关。通过将ZRFYJO、MTJ和XDC年表序列与平均气温之间的相关进行综合分析,还发现由于采样点之间的纬度以及高度的差异,使得三个年表序列对平均气温的响应产生差异。基于以上相关分析,利用一元线性回归的方法,基于三个地区轮宽年表数据分别重建了大别山土温、南海北部海温和西太平洋暖池海温变化历史。重建的土温序列与实际观测序列的变化具有很强的一致性,并且通过了滑动相关分析的检验,功率谱分析和空间相关分析结果表明大别山地区历史时期土温的变化可能受厄尔尼诺-南方涛动和南半球环状模式的驱动。重建的南海海温序列与实测的海温格点数据呈现出较高的空间相关性,说明其较好的捕捉到了广泛区域海温的变化。重建的西太平洋暖池区域的海温序列也反映了西太平洋广泛区域内海温的变化特征,并且还发现重建的历史时期的海温对我国东部地区降水有一定影响。本文的研究提供了一种基于树木年轮重建过去土温和海温的方法,表明了我国亚热带尤其东部沿海地区的树轮在挖掘过去非常规气候信号中具有很大的潜力。重建的土温和海温数据也可为未来的农业和林业的生产实践提供服务。

论文目录

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 袁帅

导师: 郑永宏

关键词: 我国亚热带,树轮土温,海温

来源: 武汉大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 生物学,气象学

单位: 武汉大学

基金: 国家自然科学基金项目(面上):我国亚热带常规地区多指标树轮气候学研究(批准号:41771227)

分类号: P467;Q948

总页数: 64

文件大小: 4741K

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