20世纪以来全球增温对人类生产生活及生态环境产生了巨大影响,因此,以全球变暖为主要特征的气候变化是人们最关注的问题之一。新疆地处欧亚大陆中部,是我国西北干旱半干旱区的重要组成部分,特殊的地理位置使该地区受气候变化影响显著。气候变化导致的水循环变化加剧了水资源的不确定性,对中亚乃至丝绸之路经济带建设都有重要影响。因此,研究该地区气候变化的规律及机制具有十分重要的意义。树木年轮资料具有定年准确、连续性强、分辨率高等优点,是气候变化研究中使用最广泛的气候代用指标。本研究利用采自北疆地区的树轮宽度资料,开展该地区过去数百年来的气候变化研究。首先,在天山西部和阿尔泰山采集树轮样芯,建立树轮宽度年表,选择较典型的采样点分析两个地区的树木径向生长特征及树轮气候响应关系,明确不同海拔高度的树木生长所记录的气候信号。其次,利用高海拔的树轮宽度年表重建两个地区过去数百年来的温度变化历史,分析和探讨不同区域温度变化的特征及其对全球变暖的响应。最后,利用中低海拔的树轮宽度年表重建两个地区过去数百年来的干湿变化历史,并结合西北地区已有的树轮气候研究结果,揭示大范围干湿变化的时空特征,探讨可能的影响因素。通过本研究,主要得出以下结论:(1)天山西部和阿尔泰山不同海拔高度的树木径向生长特征和树轮气候响应关系的分析结果表明,虽然两个地区分析的树种不同,但海拔对两个地区的树木生长及树轮气候响应关系都有非常重要的影响。不同海拔高度(低、中、高海拔)温度及降水对树木径向生长的限制作用不同。在低海拔地区,树木生长主要受到水分条件的限制。随着海拔的升高,降水的重要性下降,高海拔地区的树木生长主要受到夏季温度的限制。这与目前普遍认为的森林上限的树木生长主要受温度控制的观点一致。(2)基于高海拔树轮宽度的温度变化重建结果显示,天山西部近300年来的6–8月平均最低温度重建序列具有明显的低频变化特征,在1920s以前总体上呈波动下降趋势,之后呈波动上升趋势,特别是进入1980s以后,温度快速上升至今,近20年是整个重建时段温度最高的时期。与天山地区已有的大多数树轮温度重建结果不同,该重建序列很好的记录了近百年来的快速升温事件,并且与全球陆表平均最低温度的变化基本同步。阿尔泰山近500年来的6月平均温度重建序列冷暖波动较多,20世纪是近500年来最温暖的世纪,但重建序列在19世纪波动上升之后,在20世纪没有明显的上升趋势,这与天山西部的温度重建结果不同。对比发现,天山西部和阿尔泰山的温度重建序列在低频变化上存在较大差异,但在高频变化上具有一定的一致性,这与两个地区观测资料的对比结果一致。(3)基于中低海拔树轮宽度的干湿变化重建结果显示,天山西部近343年来前一年7月至当年5月的降水重建序列中,持续时间较长的干旱期发生在1759–1775年、1820–1831年、1859–1864年和1913–1923年,湿润期发生在1720–1724年、1892–1903年、1959–1869年和1993–今。近百年来降水呈现波动上升趋势,近20年是整个重建时段最湿润的时期。阿尔泰山近452年来7–8月的干旱重建序列中,持续时间较长的干旱期发生在1573–1581年、1684–1689年、1811–1826年和1977–1982年,湿润期发生在1602–1612年、1621–1630年、1738–1748年、1795–1805年、1908–1912年、1954–1960年和1990–1996年。近百年来干旱指数上升趋势不明显,但总体处于较湿润期。(4)大范围的树轮干湿变化重建结果对比发现,自1670年以来,天山西部与阿尔泰山的干湿变化一致性较好。不仅如此,这两个地区的干湿变化在过去300多年来还与青藏高原东北部及甘肃东部的干湿变化序列在年代际上具有一定的一致性,这可能是由于这4个地区的树轮干湿变化重建序列都包含了较强的西风信号所致。此外,整个西北地区的干湿变化特征与NAO指数具有很好的一致性,体现了NAO对区域干湿变化的影响。