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作为过去气候与环境变化研究的首选代用资料之一,树木年轮具有定年准确、分辨率高、分布广泛和样本量多等特点。本文通过对我国大兴安岭北部和长白山区内,不同树种、不同纬度、不同海拔的树轮宽度和密度的研究,分析了研究区内树轮宽度和密度对气候变化的响应特征,发现了树木年轮对气候变化的响应分异现象。并利用树轮最大晚材密度分别重建了长白山区1762～1999年6～8月平均气温变化,以及大兴安岭北部地区1855～2008年5～8月平均最高气温变化。通过与研究区周边地区利用树轮、石笋等重建的气候序列进行对比,得出如下主要结论:
一、长白山北坡的长白落叶松不同海拔高度树木的年径向生长量(年轮宽度)存在差异,有随海拔高度增加而减小的趋势。大兴安岭北部的兴安落叶松规律与此相似,但树龄对其有很大影响。
二、长白山区的长白落叶松树木径向生长主要受气温的限制,树轮宽度的生长与前一年10月和当年6月气温显著正相关。树轮晚材宽度与当年4～6月气温呈显著正相关关系,且中低海拔样点比高海拔样点具有更高的相关系数。树轮早材宽度与气候要素之间没有明显的响应规律。大兴安岭北部地区的兴安落叶松树木径向生长与气候要素之间的响应关系受到海拔高度的影响。表现为在海拔较高的样点,树轮宽度与当年3月气温显著负相关,而海拔较低的样点则不显著。树轮早材宽度对气候变化的响应与年轮宽度一致,而树轮晚材宽度则没有明显的响应规律。
三、两个研究区的树轮晚材平均密度和最大晚材密度年表在各个海拔样点的响应结果是一致的,都对夏季和生长季内气温有很好的正响应。长白落叶松区域最大密度年表与6～8月气温显著正相关,兴安落叶松区域最大密度年表与5～8月平均最高气温显著正相关。两个树种的树轮密度具有进行气候重建的巨大潜力。
四、长白落叶松最大密度年表自1999年起,对夏季气温的正响应减弱,对夏季降水的负响应增强;兴安落叶松最大密度年表自1993年前后起,对夏季降水的负响应增强,对夏季气温的正响应则没有明显变化。这种现象产生的原因尚需进一步的考证。
五、在重建的长白山区1762～1999年6-8月平均气温序列中存在7个冷期:1762～1792年、1810～1817年、1830～1849年、1865～1872年、1885～1895年、1910～1925年、1981年～1995年;以及8个暖期:1793～1809年、1818～1829年、1850～1864年、1873～1884年、1896～1909年、1926～1936年、1941～1969年、1996～1999年;极端夏季高温的年份有36年,极端夏季低温的年份有32年。该地区近20年来的夏季气温有明显的升温趋势。
六、在重建的大兴安岭北部1855～2008年5～8月平均最高气温序列中存在4个冷期:1874～1893年、1927～1948年、1951～1960年、1992～2002年;以及4个暖期:1855～1873年、1894～1916年、1961～1991年、2003～2008年;存在极端夏季高温的年份有22年,极端夏季低温的年份23年。该地区近10年来的夏季最高气温有明显的抬升趋势。
七、本文重建了长白山区6～8月平均气温与大兴安岭北部5～8月平均最高气温,两序列具有显著的正相关关系。长白山区6～8月平均气温序列与研究区周边气温序列的变化较为一致,尤其与夏季气温序列的相关性较强,其中与石笋资料较强的相关关系及互相验证具有很强的研究价值。
本论文的研究成果对认识东北地区过去的夏季气候变化提供了重要依据,可为今后进一步研究我国东部地区的气候特征提供基础数据。