中国夏季风边缘区干旱变化的树轮研究

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受人类活动的影响,2011-2020年的温度变化已经超出了过去6500年的变化范围,温度升高导致全球不同地区干旱事件频发,干旱强度增大。但目前并不清楚现代干旱变化所处的地位,所以必须借助气候代用指标进行过去干旱变化的重建。树轮因分辨率高和定年准确等特点在过去千年干旱研究中发挥了重要作用。中国夏季风边缘区地理位置特殊,同时具备了气候敏感和生态脆弱的特点。区域树木生长对干湿变化尤为敏感,因此我们利用同一纬度梯度上三个区域的树轮样点,开展基于树轮的干旱变化研究。本文的主要结论如下:(1)利用中国夏季风边缘区纬度梯度上三个油松树轮数据进行树木生长的响应分析。相关分析结果显示,研究区树木生长与自校准的帕尔默干旱指数(sc PDSI)显著正相关;Vaganov-Shashkin(VS)模型模拟的结果显示,温度影响树木生长的开始和结束,而土壤水分在树木主要生长期发挥了重要作用。综合相关分析和VS模拟,研究区树木生长受生长季前期水分限制。滑动相关结果显示,在全球变暖的影响下,研究区M01样点树木生长与温度的相关性有所下降,与降水的相关性上升,并与sc PDSI指数产生了分异。进一步分析发现前所未有的温度升高导致树木生长与气候的关系发生了变化。(2)选取黄土高原东缘近500年的油松树轮宽度年表,重建了黄土高原东部1535-2000年4-6月的平均sc PDSI指数。重建sc PDSI序列显示,过去的500年中,黄土高原东缘最干旱和最湿润的年份分别是1759年和1649年,最为干旱的时期是1887-1945年、1809-1815年,最为湿润的时期是1946-1987年、1565-1581年。同时,重建序列揭示了黄土高原东缘自20世纪60年代以来的干旱化趋势,通过分析我们发现近期干旱事件的历时和强度均没有超出过去500年气候系统的自然变化范围。海温相关分析显示,春季北大西洋三极子海温异常模式通过北大西洋-欧亚大陆遥相关驱动了该区域的干湿变化。(3)利用中国夏季风边缘区的三个区域年表分析研究区干旱变化的时空特征。均值稳态分析表明三个区域自1950s以来都出现干旱化的趋势。但是北部JFN指示的干旱序列近来呈现变湿的趋势,南部的JFS样点则是持续变干的趋势,中部JFM近期则处于均值状态。此外,自20世纪中期以来,三个区域干湿序列波动减小。研究区同步事件的分析结果显示,同步干旱一般历时长且严重,而同步湿润事件则是以短时和高频为特点。就差异性而言,JFN样点干湿事件是以历时长且强度大为特点;JFS样点干湿事件的特点是历时短且强度低。同步干旱(湿润)事件的海温合成分析显示,研究区前一年冬季的厄尔尼诺(拉尼娜)事件使得区域从冬到春季的地表温度产生异常,从而进一步驱动了较为严重的同步干旱(湿润)事件。
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