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中国环境敏感带大致沿200~400mm降水等值线呈北东-南西向带状分布,总面积达654564km2。它是季风与非季风气候、湿润与干旱、森林生态与草原生态系统、农业与牧业的过渡带。整个带内的气候条件、地貌类型等差异非常大。该带的生态环境具有较强的敏感性和脆弱性。
到目前为止,该地区长时间尺度高分辨率的气候资料仍然缺乏,尽管有一些研究利用高分辨率的树木年轮资料分析了环境敏感带部分地区的气候变化。但深度与广度仍嫌不足,研究仍需深入。
本文利用赤峰、围场两地的树轮宽度来建立环境敏感带东部边缘过去236年来的气候变化历史。并将结果与其他研究结果进行比较,进一步了解研究区域相关联的周边区域气候变化信息。
本论文对采自围场赤峰地区的四组油松样本(分别为CF1、CF2、WC1和WC2)进行分析,得到如下结果:
1.CF1、CF2、WC1三者相关较高(r=0.76~0.83,p<0.0001),而WC2与其他三组之间的相关偏低(r=0.37~0.52,p<0.0001)。表明CF1、CF2、WC1三组样芯的树轮宽窄变化具有较高的同步性,树木的生长很可能受同一个气候因子的影响,而影响WC2树木生长的气候要素与前三者并不相同。因此,为了使分析结果能够代表更广泛区域的气候变化,本文把CF1、CF2和WC1合并在一起建立一个合成年表CFWC,然后将它与气象资料进行拟合,而将WC2命名为WC单独与气象资料做拟合分析。
2.选用围场气象站的气象资料与WC年表进行拟合,相关分析表明,当年5~6月的平均温度(T56)与树轮宽度值数显著负相关(r=-0.612,N=52)。通过将当年T56与WC上年和下年STD年表做多元回归分析,发现相关系数有所提高(r=0.62,N=51,p<0.0001)。而在剔除1954年之后,年表与气象记录之间的相关更为显著(r=-0.66,N=50,p<0.0001)。所以,本文将用WC轮宽指数来重建围场地区1841~2002年当年5~6月的平均温度。
3.选用赤峰和围场气象站组合的平均资料与CFWC年表进行拟合,相关分析表明,赤峰围场上年8月至当年7月的总降水量平均值P87与CFWC树轮宽度指数相关最高,因此本文将用CFWC树轮宽度重建赤峰围场地区P87的降水量。
4.重建结果表明,赤峰围场地区由较弱夏季风引起的降水量偏低的时段主要有:1779~1806年、1853~1883年、1926~1972年和1980~1989年;由较强夏季风引起的降水量偏高的时段主要有:1807~1852年、1884~1925年、1973~1979年和1990~1999年。围场地区5~6温度偏低的时段有1898~1901年、1913~1923年、1949~1978年和1992~1995年,温度偏高的时段有1884~1896年、1902~1912年、1924~1942年和1979~1992年。
5.重建的围场5~6月温度序列可与秦岭南五台5~7月的平均温度良好对比,11年滑动平均后二者相关显著,r=0.39(p<0.01),1900年之后为0.49(p<0.01)。重建序列也与大同北京二地的旱涝指数显著相关,1900年之后,滑动平均后相关为0.65(p<0.01)。同时也与亚洲太平洋年代际涛动指数(Asian—Pacific Dec -adal Oscillation Index,PDO)显著相关,11年滑动平均后,1900年之后二者相关达0.77(p<0.01),表明本文重建的温度序列具有较大尺度的气候变化意义。
6.围场赤峰地区的季风降水与处在中国北方环境敏感带的其他地区,如白音敖包、贺兰山,甚至外蒙古的降水曲线都能进行良好对比,在年代际尺度上,在中国北方环境敏感带上,东亚夏季风具有时空同步变化的特征。降水重建结果与之前围场温度重建呈反相关,表明本文研究区域的气候特征属于冷湿组合和暖干组合。