论文部分内容阅读
全球气候变化对人类社会的生产和生活产生了越来越大的影响,成为人类社会发展所关注的重要议题。树木年轮稳定碳、氧和氢同位素(δ13C,δ18O和δD)作为全球气候变化研究的代用资料,在研究过去气候变化历史、幅度和机制等方面取得了许多重要成果。树轮稳定同位素比率变化包含了丰富的气候变化信息,且其应用区域不局限于树木生长限制因子单一地区。青藏高原以其巨大的面积和高峻的海拔屹立于亚洲,有着“世界屋脊”和“第三极”之称。近年来青藏高原升温趋势明显,对生态环境、水资源和人类活动产生了显著的影响。因此,研究青藏高原的气候变化对于高亚洲地区的生态系统的稳定有重要意义。然而,青藏高原区的气象观测记录仅有短短的几十年时间,无法满足研究长期气候变化的要求。 色季拉山位于青藏高原的东南部,该区为半湿润和湿润气候过渡地带,南亚季风沿雅鲁藏布江谷地进入该区,使得该区夏季降水丰沛。目前,在该区域的树轮气候学研究主要集中在树轮宽度方面。同时,前期该区域开展的树轮稳定同位素气候学研究主要注重年分辨率序列长序列气候信息的重建。藏东南受到的大气环流情况比较复杂,在不同季节受到不同大气环流系统的影响。仅利用年分辨率树轮同位素序列进行气候重建还存在一定缺陷,一些气候信息可能因平滑作用而损失。因此,有必要进行更高分辨率(季节)的树轮同位素记录研究,探索该区域季节气候变化特征与树轮同位素记录的联系。另外,由于不同海拔气温、降水和相对湿度存在差异,树轮稳定同位素比率变化对气候要素的响应也存在一定的差异,有必要对比研究不同海拔的树轮稳定同位素对气候的响应异同。本研究在藏东南色季拉山西侧阳坡选取了两个海拔样点,根据研究区气候特征以及样品情况,分别获取了两个样点1950-2011年长苞冷杉早晚材δ18O序列以及2007-2011年树轮δ18O年内变化序列。本研究结果可更好地解释树轮δ18O序列的气候信号及同位素分馏的生理机制。本研究主要得到以下结果: (1)树轮早晚材δ18O主要与当年6-8月的气候要素关系密切。其中,早材δ18O变化主要受6-8月的气温和总云量影响,晚材δ18O变化主要受7-8月相对湿度影响。同时,不同海拔树轮早晚材δ18O对气候因子的响应大致相同。 (2)两个海拔的树木生长状况存在很大差异,高海拔样点的宽度指数低于低海拔样点,同时低海拔样点的树轮宽度指数对气候要素(特别是月最低气温)响应更显著。两个海拔早晚材δ18O平均值存在一定差异,高海拔样点树轮早晚材δ18O平均值都低于低海拔样点,这可能是由于两个海拔气温以及源水δ18O梯度造成的。但是,两个海拔早材δ18O的差异较晚材差异更大,这可能由于生长季早期印度季风较弱,升温显著,气温梯度对树轮δ18O(早材δ18O)影响大造成的;随着印度季风的增强,降水增多,树轮δ18O(晚材δ18O)受源水δ18O(降水量效应)梯度影响大。同时,前一年的冬季的当年春季的积雪融水对早材δ18O也有一定影响。 (3)树轮δ18O的年内变化存在特定的变化型。在生长季初期,树轮δ18O值最高,然后逐渐下降,在生长季晚期(晚材)达到最低。这种变化型与降水δ18O的变化型一致。利用生理模型对树轮δ18O的变化进行模拟,发现树轮δ18O年内变化主要受降水δ18O控制,从而证明了我们的推断。树轮δ18O年内变化与相对湿度和降水δ18O变化有很好的对应性。同时,树轮δ18O的年内变化能一定程度反映大气环流异常(ENSO事件)情况,ENSO指数高时树轮δ18O偏正,ENSO指数低时树轮δ18O偏负。 (4)两个海拔的树轮δ18O年内变化存在一定差异。生长季初期二者的差异较大,随着时间的推移,差异逐渐减少,生长季末期达到最低。产生这种变化主要可能是因为生长季不同时期受到的气候因子及其海拔梯度不同。