基于树轮水文研究的提孜那甫河径流量长期变化

西昆仑山北坡山区分布的雪岭云杉是开展树轮水文研究的良好载体,为重建历史水文变化提供了重要的代用资料。分析了西昆仑山北坡雪岭云杉树轮宽度年表对提孜那甫河径流量的响应特征,发现树轮宽度年表与提孜那甫河年径流量(上年8月至当年7月)的显著正相关关系,建立了二者之间的一元线性回归方程,重建了提孜那甫河1665~2013年径流量序列。重建径流量序列中存在7个枯水期和8个丰水期。重建径流量序列平均值为27.87 m3/s,与实测期平均值接近,但重建序列中的极端旱涝的强度和发生频率均更高。基于树木年轮宽度重建更长时间的径流量序列,对于流域水资源科学管理和分配以及下游水库和防洪工程等项目建设的风险评估等具有重要意义。

树轮记录的西藏东北部过去552 a上年10月至当年5月降水量变化

青藏高原是气候变化研究的热点区域,由于其极端寒冷、干旱的气候条件,环境因子对树木生长的限制作用明显,高原东部地区广泛分布的长龄针叶树成为过去变化研究的重要代用资料。本文利用位于西藏东北部3个采样点的川西云杉树木年轮资料,建立了宽度年表。树轮宽度指数与类乌齐和昌都气象站气温、降水资料以及格点PDSI的相关与响应分析发现,上年10月至当年5月的降水量是制约该区域树木的径向生长的主要气候因子,且具有明确的生理意义。在此基础上,建立了树轮宽度指数与降水量的线性转换方程(n=32,R^2=52. 9%,F=33. 7),重建了西藏东北部公元1460—2011年期间上年10月至当年5月的降水量序列,确定其存在6个明显的偏湿阶段(1512—1533、1551—1630、1659—1729、1771—1790、1838—1862、1976—2011年)和5个明显的偏干阶段(1460—1511、1591—1614、1730—1770、1791—1837、1892—1930年)。空间代表性分析表明重建序列能较好地代表西藏东部地区(94°E～100°E,29°N～33°N)的降水变化。本文降水序列与研究区周边的树轮降水记录的对比发现,其共同的特征是19世纪早期的持续干旱和1980年中期以来的增湿过程,但本序列中最长的湿润期(1659—1729年)以及20世纪早期的干旱期(1892—1930年)与其他两条降水记录并不一致。近20年来明显的增湿过程可能是由于高原增温导致对流活动增强,进而增加有效降水。树轮降水记录不一致的原因除了降水存在较强的局地性特征以外,还可能是由于研究区处在南亚季风和西风系统的交互作用区。

天山南坡清水河1639-2015年径流量重建与变化特征

[目的]揭示树轮宽度对气候水文的响应特征,重建1639—2015年天山南坡清水河径流量变化历史,分析其长期变化特征,并给出水文特征值,为流域水资源规划管理提供科学依据。[方法]采用Pearson相关法分析树轮宽度与气候水文要素的关系,基于树轮宽度与径流量之间的指数转换方程重建清水河径流量长期变化。[结果]建立了清水河流域山区雪岭云杉树轮宽度年表(1436—2005年),树轮宽度与巴仑台气象站上年7月到当年5月的降水量相关系数为0.579,与克尔古提水文站上年8月至当年7月径流量相关系数为0.641。基于树轮宽度标准年表与径流量之间的指数转换方程,重建了清水河1639—2015年径流量序列。[结论]树轮宽度对极端丰水年的捕捉能力有限。重建径流量序列的低频变化记录了4个持续枯水期和4个丰水期。从近400a的径流量记录来看,近百年来(特别是1950年代以来)极端干旱出现的频率明显较高。

天山北坡东部叉子圆柏(Sabina vulgaris)树轮宽度气候重建潜力评估

叉子圆柏(Sabina vulgaris)年轮边界清晰,广泛分布于天山北坡海拔1 200~3 100m范围,比雪岭云杉的海拔分布范围更广。该树种最大树龄在200a以上,目前还未见利用这一树种开展树轮年代学研究的报道。建立了天山北坡东部木垒山区叉子圆柏的树轮宽度年表,分析其年表特征及其与木垒气象站降水量、降水日数、气温、蒸发量和标准化降水蒸发指数(SPEI)的相关关系,评估叉子圆柏的气候信息含量及其用于气候重建的潜力。结果表明:叉子圆柏树轮宽度具有较高的敏感度和序列间的一致性,树木径向生长受到当年生长季(3—8月)及其前期降水和蒸发的综合影响,宽度年表与当年的降水量和降水日数显著正相关,与气温和蒸发量显著负相关,与当年4—7月SPEI的正相关最为显著(n=55,r=0.650,P<0.0001)。基于一元线性方程(Y=2.783 X-2.975,R^2=42.2%,R_(adj)~2=41.1%),利用叉子圆柏树轮宽度重建了东天山北坡木垒4—7月SPEI变化。与基于雪岭云杉树轮宽度重建的东天山降水记录的比较表明:1860—2013年间二者相关系数为0.381,低频变化都记录了1910—1940年的持续干旱期。SPEI序列中的部分极端干旱年与降水记录并不一致,SPEI记录的20世纪90年代以来的持续偏干趋势在树轮降水记录中并不明显,可能是由于两个重建的要素和时段不一致,SPEI指数考虑了增温引起的蒸发作用加剧的影响。叉子圆柏主要分布在阳坡(雪岭云杉一般生长在阴坡),特别是可以在天山北坡雪岭云杉下树线以下的区域生长,叉子圆柏树轮宽度反映的气象要素和时段与雪岭云杉存在差异,因此在天山山区树轮年代学研究中能作为雪岭云杉的有益补充。