漠河樟子松树轮指数与标准化植被指数的关系研究

利用我国寒温带针叶林的樟子松树轮数据和多年NDVI数据,运用树轮指数生成程序ARSTAN得到最大密度、晚材密度等7种树轮指数的标准化序列.首先分析了森林NDVI的逐月和逐年变化特征,然后分析了各种树轮指数与森林NDVI的关系.结果表明,漠河森林NDVI月变化和年变化主要受温度影响,属于温度驱动型;最大密度指数与NDVI年均值间有较强的相关关系;生长季(5～9月)NDVI与当年树轮的最大密度、晚材密度、早材密度和晚材宽度指数相关,但与最小密度、树轮宽度、早材宽度指数关系不显著;夏季(6～8月)NDVI与早材密度指数显著相关,但早材宽度指数却与前一年夏季NDVI有关.就单月NDVI而言,5月份的NDVI与最大密度和晚材密度指数显著相关,而6月份的NDVI与早材密度指数显著相关.从7种树轮指数对区域尺度上的生长季NDVI的指示效果来看,密度指数比宽度指数更有效.

兴安落叶松树轮宽度指数与归一化植被指数的关系研究

为探究兴安落叶松树木径向生长与归一化植被指数(Normalized Difference Vegetation Index, NDVI)的关系,从而了解树木生长动态,本文运用1973-2018年塔河采样点的兴安落叶松、1982-2018年GIMMS NDVI(Global Inventory Modelling and Mapping Studies,全球植被指数变化研究)数据集与研究区的气候因子(降水量、月平均气温、月平均最低气温、月平均最高气温)进行相关分析。研究结果表明,树轮宽度指数与6月、7月、6-7月平均气温显著负相关(P<0.05),与6月、7月、6-7月平均最高气温显著负相关(P<0.05);NDVI与上年12月平均最低气温、月平均气温显著负相关(P<0.05),与5月平均气温、平均最高气温、7月平均气温显著正相关(P<0.05),NDVI与7月、8月、7-8月平均最高气温极显著正相关(P<0.01);树轮宽度指数与当年7月NDV相关关系不显著,与上年7月NDVI显著正相关。从而得出,6-7月平均最高气温是树木径向生长的主要控制因子,7-8月平均最高气温是树木冠层生长的主要控制因子,主干生长与冠层生长受控因子不同,冠层生长状况与主干生长状况不同。

基于树轮宽度指数的过去千年美国分区降水变化数据集

重建过去千年的区域高分辨率降水变化,对理解年代–百年尺度气候的区域差异具有独特意义。本文利用美国已有的1258个树轮宽度指数年表,结合1901–2015年的月降水量资料,分析了树轮宽度与年(上年10月至当年9月)降水量变化的相关性及降水变化的空间型;在此基础上,将美国分为12个降水变化区,遴选出与各区年降水变化具有显著正相关且长度达1750年之前的树轮宽度年表632个,采用分区、分段方法构建降水重建的校准方程,重建了美国12个区的年降水变化序列。结果显示:用于重建各区降水序列的校准方程方差解释量为28.96%–91.91%(平均值58.34%);重建序列长度超过千年的区域有4个,达500–1000年的区域为3个,其余5个区均为290–500年;其中,落基山脉南部的降水重建序列长度最长,达1858年(公元122–1979年);最短的美国东北部的大湖区为291年(公元1689–1979年)。本数据集包含了重建的12个区域年降水变化序列及其误差范围、预测方差解释量及构建校准方程的样本量等统计量;可为分析年代–百年际尺度美国与北半球其他地区(东亚、欧洲等)降水变化的异同,及其与气候模态的遥相关提供数据支撑。

树轮宽资料所指示的川西过去气候变化

本文利用采自我国川西高原4个地点的树轮资料，在建立树轮宽指数序列和分析所建序列与气候要素间关系的基础上，重建了川西地区1650～1994年冬季平均最低气温距平序列，并分析了其高频、低频和周期变化的特征。结果指出，在重建的345年中，冷冬发生过22年，暖冬发生过26年；有过5个变冷、5个变暖和1个稳定阶段；19世纪前半叶为暖冬期，并变幅最小；本世纪的后半叶为冷冬期，但自60年代以来的增温显著；重建序列中存在着60a左右的长周期变化。

利用树轮资料重建1751-2005年崆峒山地区夏季温度变化

利用采自崆峒山区的66根油松树轮样芯,建立了采样点的标准年表、差值年表和自回归标准化年表。相关分析表明,标准年表与当年夏季均温有显著的相关性,通过建立回归方程,重建了1751-2005年崆峒山地区夏季温度序列。结果表明,自1751年以来,研究区存在3个高温期(1786-1847年,1894-1937年、1987-2004年)和3个低温期(1764-1785年、1852-1893年,1952-1986年)。与Nino3指数、南方涛动指数(SOI)和太阳黑子数等对比表明,崆峒山地区对全球大尺度气候变化及太阳活动都有较好的响应。

采用树轮宽度资料分析气候变化对树木生长量影响的尝试

依据树木径向生长的基本特征，本文采用吉林长白山和四川贡嗄山二个地点的树木年轮宽度资料，建立了差值年表，揭示了它们对气候因子的响应程度，分析了气候变化对树木生长的影响。结果表明，以树木年轮宽度指数为分析对象，有利于提高分辨率，研究逐年气候变化对树木生长的影响。同时，当全球增暖分别为１℃、２℃和３℃时，我国长白山区的树木径向生长量和材积增加量分别为９２％与２４．４％、１５．７％与４４．７％和２２．３％与６６．３％；在贡嘎山区增加量则分别为５．３％与１３．９％、１０．１与２７．３％和１４．７％与４１．６％。增加量在东北地区高于西南地区。

基于Excel VBA实现树轮气候响应的自动计算

为了准确快速的完成树轮气候响应参数计算过程,在详细地介绍树轮气候响应参数计算方法的基础上,以Excel 2010软件为基础,利用VBA编写了树轮气候响应参数求解的宏程序代码。并以围场地区1956-2012年树轮宽度指数和对应年份月平均气温数据为例进行了调试验证,表明基于Excel VBA开发的树轮气候响应参数自动计算程序,计算过程简单、结果可靠,能满足树轮气候响应参数计算的需要。

树轮记录的祁连山南-北侧过去约300年干旱对比研究

我国西北降雨少、变率大、干旱频率高、灾害事件频发,给社会经济造成严重后果。随着全球变暖,深入理解不同气候背景下区域干旱差异的长时间尺度特征,有助于更好地应对区域气候风险。本研究选取祁连山南、北侧5条对降水变化敏感的树轮宽度序列,依据轮宽指数划分干旱强度等级,统计干旱年份及数量,建立极端干旱年分布图表,探讨过去约300年(1701~2005年)祁连山南、北侧极端干旱事件的年际、年代际变化规律及原因。结果显示,1714年为整个研究区的干旱年;1706年、1721年、1727年、1824年和1960年为4个样点记录的极端干旱年,反映了祁连山大尺度上一致的极端干旱事件,显然18世纪祁连山区整体干旱;但过去3个世纪(1701~2005年),南、北两侧极端干旱事件在年际、年代际变化上又存在区域差异:南侧干旱期集中于18~19世纪,表现为干-干-湿,与20世纪60年代之后西北地区的干-湿转型极为吻合,而北侧干旱期集中于18世纪和20世纪,表现为干-湿-干的变化趋势,20世纪20~30年代及90年代多次出现极端干旱记录。在10年尺度上,南侧高频干旱期为1761~1770年,北侧为1711~1720年、1721~1730年和1921~1930年,北侧干旱期略频发;在30年尺度上,南侧高频干旱期为1701~1730年和1761~1790年,北侧高频干旱期为1701~1730年和1911~1940年,其中1701~1730年为南、北一致干旱期。极端干旱事件年与厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)和北大西洋涛动(NAO)指数的时序叠加分析初步揭示了ENSO事件对祁连山区域极端干旱的可能影响,但两者对区域干旱的影响机理仍需更多研究验证。

坡向对海拔梯度上祁连圆柏树木生长的影响

选择青海省同德县南部河北林场的一个连续坡面,根据不同海拔和坡向设置4个采样点,采集祁连圆柏(Sabina przewalskii)树轮数据,分析不同海拔和坡向对树木生长的影响。结果表明:坡面上部3个采样点的树轮年表特征值均呈一定的变化规律——平均敏感值(MS)和标准差(SD)随海拔升高而增大,一阶自相关(AC)随海拔升高而递减,下限年表特征值均表现出与其他3点的不同,都是最值(MS和SD均最大,AC最小);年表间相关和主成分分析结果都显示出海拔梯度上的变化规律,但下限差异显著;树轮指数与当年6–8月平均气温的相关系数呈增强趋势,森林上限受当年7、8月平均气温影响较大,下限树轮指数不仅与当年6月和前一年11月的气温显著负相关,而且受前一年8月和当年5月的月降水量影响显著。与通常情况"下限树木生长受降水制约"比较,这里的温度作用增强而降水限制减弱。显然,坡向扭转是海拔梯度上影响祁连圆柏生长变化的重要因子。

祁连山东部地区高分辨率气候记录研究

利用采自祁连山东部的祁连圆柏树芯样本 ,建立标准化年表 ,并将标准年表的树轮指数与采样点附近的天祝乌鞘岭气象站的温度和降水进行响应函数和相关函数分析 .结果表明 ,树轮标准年表序列与当地 3～ 4月份降水成显著正相关 ,相关系数达 0 .5 2 5 ,不同检验分析方法均说明 ,祁连圆柏树轮宽度年表可以用来重建这一地区近 2 80年来的春季降水变化 .重建的近 2 80年来研究区少雨春季与毗邻的河西走廊干旱区旱灾的历史记录相吻合 ;研究还发现 ,祁连山东部地区春季降水对近 10 0年来全球变暖出现明显的相反响应 ,春季降水有明显的减少趋势 .奇异谱和功率谱分析表明 ,近 30 0年来研究区春季降水主要有准 19a和 15

基于祁连山树轮宽度指数的区域NDVI重建

利用祁连山自东向西5条树轮宽度年表序列和1986–2003年间的归一化植被指数(NDVI),分析了NDVI的时空变化及其与树轮宽度年表之间的关联。结果表明,祁连山地区植被的生长主要集中在6–8月。空间上,NDVI值从祁连山东段向西段逐渐减小;在1986–2003时段内,东、中和西段生长季的NDVI值分别增长了3.28%、4.82%和7.75%。整个祁连山地区的NDVI变化与5个宽度年表的第一主成分相关性较高(r=0.74,p<0.01)。基于此,利用树轮宽度RES年表的第一主成分重建了1843–2003年间祁连山地区生长季的NDVI变化曲线。重建的NDVI曲线表现出6个高值期和6个低值期,其中1923–1932的10年间植被生长状况最差。另外,在1989–2003时段内NDVI年际波动较大,总体上表现为NDVI低于平均值,但是从1991年开始,NDVI有上升的趋势。

德令哈地区树轮宽度指数与草地植被指数的关系

利用德令哈地区五条祁连圆柏树轮宽度指数序列和1982～2001年逐月NOAA/AVHRR的标准化植被指数(NDVI)数据及气候数据,在分析树轮指数及草地NDVI与气候因子关系的基础上,探讨了祁连圆柏树轮宽度指数序列与草地NDVI之间的关系．结果表明,德令哈地区树轮宽度指数及草地NDVI深受6月份的水热状况,尤其是降水的影响,DLHl-DLH5五条序列与草地6-9各月NDVI有显著的相关关系,其中与8月份的NDVI相关性最强．五条序列的第一主成分(PCl)与草地生长季各月NDVI值及生长季NDVI均值间存在显著的线性关系,祁连圆柏树轮指数和草地NDVI变化的一致性体现了德令哈地区不同类型植被对水分胁迫的一致响应．树轮指数与草地NDVI间的显著相关性为研究该地区草地过去的动态变化提供了基础,本研究利用PCl重建了德令哈地区草地8月份NDVI的千年变化．

NDVI Variation of Tree Rings between March and May since 1915 in the Eastern Part of the Qilian Mountains of China

[Objective] The aim was to analyze the correlation between tree-ring width of Picea crassifolia in the east of Qilian Mountains and the precipitation, temperature and the normalized difference vegetation index (NDVI). [Method] The correlation analysis and the regression analysis were used in this study. [Result] The tree-ring width was significantly correlated with the autumn precipitation and the spring average NDVI. The conversion equation between tree-ring width and spring NDVI (R2 = 48.5% , R2adj =46.2% , F =21.627, P <0.001) was developed and NDVI sequence was reconstructed during the period 1915 -2007. The drought in the 1920s was pronounced. Vegetation cover in the Qilian Mountains increased during the period 1922-1934, 1940-1957, 1965-1969, 1984-1988 and 1995-1997, but decreased during 1935 -1939, 1958 -1964, 1970 -1983, 1989 -1994 and 1998 -2005. [Conclusion] The reconstructed NDVI showed the drought evolution in the study area.

祁连山中部过去近千年温度变化的树轮记录

对采自祁连山中部的树木年轮样品交叉定年后,建立了树轮宽度标准指数序列.通过树轮标准年表与附近气象站观测数据的相关分析表明,在森林上限,树木生长主要受温度变化的影响,年轮宽指数序列中主要包含温度变化的气候信息,对树轮生长影响最大的气候因子为前一年12月-当年4月平均温度.祁连圆柏轮宽标准指数序列反映的温度变化很好地表现了小冰期降温特征及20世纪的全球气温持续变暖趋势.与祁连山敦德冰芯δ18O所反映温度变化比较说明,冰芯和树轮所记录的温度变化趋势基本一致.轮宽序列表现出的冷暖特征与北半球温度变化存在较好的一致性,表明祁连山地区气候变化不仅受区域条件的影响,而且对全球气候变化作出了响应.

青藏高原东北部不同降水梯度下高山林线祁连圆柏径向生长与气候关系的比较

为了了解青藏高原东北部不同降水梯度下,高山林线处的树木径向生长与气候关系是否存在差异,在青海东北部从西北到东南沿降水梯度设置3个高山林线采样点:乌兰县哈里哈图国家森林公园(HL,年降水量217 mm)、都兰县曲什岗(QS,281 mm)和同德县河北林场(HB,470 mm),运用树轮年轮学方法分析林线优势种祁连圆柏(Sabina przewalskii)的径向生长-气候关系随降水梯度的变化规律。结果表明:不同降水梯度下,降水对祁连圆柏径向生长的限制作用差异不明显,但温度对祁连圆柏径向生长的影响存在显著差异。在低降水区域(HL),冬、夏季最低气温主要限制祁连圆柏径向生长,并且在不同气候特征年中无明显变化;在中降水区域(QS),祁连圆柏的径向生长明显受冬季最低气温影响,与低降水区域相比,春、夏季最低气温对祁连圆柏径向生长的限制作用减弱,并且主要限制因子在不同气候特征年存在显著变化;在高降水区域(HB),冬、夏季最低气温对祁连圆柏径向生长的限制作用不显著,而春、秋季最低气温对祁连圆柏径向生长的抑制作用显著增加,并且主要集中在高温年和干旱年。该研究结果并未支持干旱(湿润)区高山林线树木径向生长主要由水分(温度)限制的假说,但是林线处降水量会影响树木生长与温度的关系。随着青藏高原东北部暖湿化加剧,不同地区林线处树木生长的气候限制因子可能存在复杂化趋势。