【青年学者说】滇西北地区树轮晚材最大密度一阶差数据能更好地揭示温度年际变化

科技   2024-07-05 17:59   甘肃  

林杨帆李明启

1.中国科学院地理科学与资源研究所, 陆地表层格局与模拟重点实验室, 北京 100101;2.中国科学院大学, 北京 100049


引  言

全球变暖导致极端气候事件频发,影响人类生活,需要通过古气候研究和气候模型预测应对。树木年轮是重建气候变化的重要指标,其中晚材最大密度(MXD)能反映生长季温度变化。气候变化的敏感区滇西北地区,位于青藏高原东南缘,是气候变化研究的敏感区。这里气候受季风影响,季节性变化明显,为树轮气候学研究提供了理想的自然实验室。本研究以滇西北油麦吊云杉的MXD为对象,探讨其与温度年际变化的关系,旨在为理解温度变率特征提供数据支持。



研究方法

德钦气象站和贡山气象站1958—2019年器测数据

本研究采用DENDRO2003树轮密度分析系统,对采自滇西北地区的油麦吊云杉样芯进行分析。通过科学的方法,建立了1253至2017年间的树轮晚材最大密度年表,并与同期气候数据进行相关性分析。

研究结果

一阶差数据:揭示温度变化的新钥匙。研究发现,树轮晚材最大密度年表与9—10月的平均最高温具有很高的相关性。而当数据经过一阶差处理后,这种相关性得到了显著增强,相关系数从0.495提升至0.763,表明一阶差数据能更好地揭示温度的年际变化。

滇西北1253—2017年MXD年表

(a)MXD年表指数;(b)样本量;(c)样本间平均相关系数(Rbar)和总体样本信号强度(EPS)曲线;垂直虚线为EPS≥0.85对应的起始年

全球变暖:地方响应与全球影响。全球变暖是当今世界面临的重大挑战。通过对滇西北地区树轮的研究,我们不仅能够重建历史气候变化序列,为理解未来气候变化提供基础数据,还能为应对极端气候事件提供理论支持。

滇西北1955—2017年MXD年表与气象数据相关系数结果

(a)月平均最高温;(b)月降水量;(c)月均温;(d)月平均最低温;水平虚线表示α=0.05的显著水平;p:前一年, c:当年, 数字表示月份

滇西北1955—2017年9~10月平均最高温与MXD年表曲线对比图


滇西北MXD年表与9~10月平均最高温原始(a)和一阶差序列(b)的31年滑动相关系数


研究结论
本文基于滇西北地区采集的油麦吊云杉树轮样芯,建立了过去765年(1253—2017年)MXD年表。MXD年表和1955—2017年器测数据在原始序列(全频)和一阶差序列(高频)上的相关分析结果显示9~10月平均最高温的年际变化是该区树木MXD年际变化的主要限制因子。此外,MXD年表和9~10月平均最高温在原始序列和一阶差序列上的31年滑动相关系数表明,二者在高频上相关关系更稳定,且相关关系更好,该结果说明滇西北地区油麦吊云杉树轮MXD年表一阶差序列可以更好地揭示温度年际变化,并且滇西北地区其他树轮MXD研究中也发现了该现象。此外,在新疆天山和川西北等地区树轮MXD研究也有类似结果。但该现象在滇西北地区,甚至更大区域是否普遍存在,仍需进一步开展相关研究来验证。


END




《地球科学进展》是由中国科学院西北生态环境资源研究院和国家自然科学基金委员会地球科学部联合主办的综合性、学术性刊物,主编傅伯杰院士。期刊多年被国家科技部评为中国精品科技期刊,2023年入选中国地学领域高质量科技分级目录T1区,被《中文核心期刊要目总览》《中国科学引文数据库核心版》(CSCD)、Scopus、EBSCO、美国化学文摘(CA)等国内外重要数据库收录。发文领域涉及:地质科学、大气科学、海洋科学、地理科学、环境科学、地球化学、地球物理学和空间科学等。

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