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近半个世纪以来,在全球气温不断升高的背景下,全球极端干旱区域的面积扩大了两倍以上,部分地区干湿状况严重失衡,严重影响了地区经济和社会发展。天山山脉作为我国重要的地理单元,其自然地理变化对区域生态环境有重要的影响,因此研究其干湿变化具有重要的意义。本文采用树木年代学、相关性分析、功率谱分析、周期分析、线性回归分析等方法研究了天山东中西部地区雪岭云杉(Schrenk Spruce)在不同去趋势方法下记录的天山东中西部的干湿状况变化及与大尺度气候因子之间的关系。主要结论如下: (1)天山西中东部地区不同去趋势方法建立的年表的相关系数(R1、R2、R3)值、第一主成分(PC1)均较高,说明年表质量较好,含有较多的环境信息,样本对总体的信号解释量(EPS)分别达到0.992-0.993、0.968-0.972和0.977-0.981均超过了0.85的最低阈值,说明此次研究所建立的不同去趋势的年表都是研究气候响应的可信资料,数据采样较成功,采样点树轮资料中含有可靠的气候信号,可进一步用于树轮气候学的分析。 (2)不同年表保留不同频率信息的能力存在较大的差别。天山东中西部轮宽指数功率谱分析表明10年步长的样条函数(SPL10)去趋势方法建立的年表在揭示低频信息变化上优势明显,负指数函数(NEP)、区域曲线法(RCS)、300年步长的样条函数(SPL300)和120年步长的样条函数(SPL120)去趋势方法建立的年表在揭示高频信息变化上更有优势。天山东中西部都存在50a的长周期,以及2a-6a的短周期。 (3)天山西部除了SPL10年表和SPL300年表,剩下的五种去趋势方法得到的年表对降水的响应差异不大,表现为与前一年11月、当年4月和当年5月降水显著正相关(P<0.05),与当年9月降水显著负相关;天山中部地区不同去趋势方法建立年表与气候因子的关系主要表现在与上一年9月、当年5、6、7月降水显著正相关,与当年5、6、7月均温和高温显著负相关;天山东部地区在NEP和RCS去趋势方法下得到的轮宽指数与上一年10月份和11月份的降水显著正相关,气温对树木生长的影响以负相关为主,达到显著性水平的年表有NEP、RCS和SPL300去趋势方法建立的年表。 (4)天山西部SPL300去趋势方法建立的标准化年表(STD)与标准化降水蒸发指数/标准化降水指数(SPEI/SPI)的显著相关发生在8-13个月尺度上的5-8月份;天山中部雪岭云杉利用RCS建立的年表对不同时间尺度SPEI/SPI的向应更显著,与SPEI相关性极显著发生在6-16个月时间尺度,从5月份开始SPEI的影响一直持续到12月份。在5-24个月尺度上SPI在全年的范围内与轮宽指数均达到极显著正相关。天山东部地区雪岭云杉轮宽指数在短时间尺度(2-7个月)上8-12月份的SPEI与轮宽指数均达到了极显著负相关水平,而在长时间尺度(20-24个月)上1-7月份的SPEI与轮宽指数达到了显著负相关的水平。在长时间尺度(20-24个月)上与1-7月份的SPI的负相关更显著,说明降水对雪岭云杉轮宽指数的负影响在长时间尺度上更明显。天山中西部轮宽指数与PDSI均达到显著相关水平,东部地区未达到显著相关水平。 (5)在天山西中东部地区分别选择了5-8月份平均SPEI11/SPI11、SPEI13/SPI13和SPEI24/SPI24用于干湿状况的重建和分析。重建结果显示天山西部地区在1870-1880年、1960-1985年SPEI11/SPI11值较低,处于干旱期,在1870年、1885年附近、1930-1940年以及1990-2002年处于湿润期;天山中部地区1915-1940年、1965-1980年处于干旱期,1940-1963年、1980-2000年处于湿润期;天山东部地区在1810-1820年、1830-1840年、1880-1890年、1960-1978年处于干旱期,其中1830-1840年和1965-1978年处于较干旱时期,1800-1803年、1850-1880年、1920-1940年和2010-2015年天山东部处于湿润期,较显著的湿润期发生在1855-1863年和1925-1935年。太平洋十年涛动指数(PDO)、北极涛动指数(AO)和北大西洋涛动指数(NAO)均对天山地区干湿变化产生影响。