全 文 ：地 理 学 报
ACTAGEOGRAPHICASINICA
第61卷 第9期
2006年9月
Vol.61,No.9
Sept.,2006
柴达木盆地东缘祁连圆柏轮宽序列
标准化的方法研究
徐 岩 1,2,邵雪梅 1,3
(1.中国科学院地理科学与资源研究所,北京 100101;
2.中国科学院研究生院,北京 100049;
3.中国科学院青藏高原研究所,北京 100085)
摘要:利用在青海柴达木盆地东缘山地获取的大量祁连圆柏树轮资料,对拟合并去除树木生
长趋势即标准化方法进行探讨,提出了一种总体曲线方法。该方法用包含完整树木髓心、并
且在40~60年间达到生长顶峰的树轮资料拟合柴达木盆地东缘祁连圆柏的总体生长趋势曲线,
并用广义的负指数函数来描述树木自茎的次生生长开始以来的径向生长过程。用相同的树轮
资料建立估算缺失轮数的最初径向生长模型,其方差解释量高达 90.9%。建立年表时包含髓
心的样芯认定生理年龄为 1年,不包含髓心的样芯用最初径向生长模型估算缺失轮数,然后
全部样芯用生长趋势曲线对应部分进行去趋势标准化。该方法对建立可靠、准确的长年表有
重要意义,所建年表比用传统负指数函数方法建立的年表保留了更多的低频变化信息。
关键词:柴达木盆地;祁连圆柏;树轮宽度;生长趋势拟合
1 引言
树木年轮资料由于具有空间分布广、时间序列长、分辨率高、定年准确、环境变化
指示意义明确且可定量等优势成为研究过去气候变化的一种重要代用资料[1],并在揭示气
候变化规律及机理研究中发挥着重要作用[2]。树木的生长过程中,年轮的宽窄变化除了取
决于气候和其他环境因子的影响以外,还与树木的年龄密切相关,因此在利用树轮资料
重建过去气候变化的研究中,去除与树龄相关的生长趋势,最大限度地保留气候低频变
化信息是非常重要的一个环节。
自从树轮气候学创立以来,国外学者提出了很多拟合生长趋势的方法和手段[3],其中
以负指数函数和样条函数法应用最为广泛。负指数函数[4]是早期树轮学者提出的一种适用
于干旱、半干旱区树种的拟合生长趋势方法。样条函数[5]则一般用来拟合较湿润环境下树
木生长的持续性以及由树木相互竞争产生的非同步扰动。但这两种方法都是对每条原始
序列逐一拟合并去趋势,并没有从总体上考虑树木生长随年龄变化的特性。后来Brifa等
人提出的区域曲线标准化 (RegionalCurveStandardization,RCS)方法[6]能够对所有样芯用
同一条生长曲线去趋势,并且能很好地保留气候低频变化信息,但对生长趋势的拟合仍
然采用的是一般的负指数函数。我国当前的树轮气候学研究,主要还是应用负指数函数
和样条函数两种方法[7-13],相对于国外在拟合生长趋势方法上的探讨,我国在这方面开展
的工作还较少。
生长在我国柴达木盆地东缘山地上的祁连圆柏 (SabinaprzewalskiKom)是研究该区
收稿日期:2006-03-09;修订日期:2006-07-12
基金项目:国家自然科学基金项目 (40371118);中国科学院知识创新工程项目(KZCX3-SW-321)[Foundation:National
NaturalScienceFoundationofChina,No.40371118;KnowledgeInnovationProjectoftheChineseAcademyof
Sciences,No.KZCX3-SW-321]
作者简介:徐岩 (1980-),女,辽宁阜新人,硕士,主要研究方向为树轮气候学。E-mail:xuy.03s@igsnr.ac.cn
919-928页
61卷地 理 学 报
过去环境变化很好的材料[7,14,15]。获取该树种的生长趋势曲线进而合理地去除生长趋势,
对建立可靠、准确的树轮长年表有重要作用。本文利用该区大量的祁连圆柏树轮资料,
对以上问题进行了探讨,目的是用大样本量逼近祁连圆柏径向生长趋势的理论曲线,以
便建立适用于重建过去气候并尽可能保留低频变化的树轮宽度指数序列。此外,本文还
对比了所建序列较传统方法所建序列在频谱上的异同。本文所获得的生长趋势曲线对树
木径向生长量测定有很好的参考价值,提出的新的标准化方法有助于建立保留更多低频
变化信息的树轮宽度年表,对气候变化问题研究有重要意义。
2 资料与方法
2.1样点环境及数据处理
本研究所用树轮资料采自青海省海西州的德令哈、都兰、乌兰等地,它们位于青海
湖西面,柴达木盆地东缘。采样点地处干旱区[16],年平均气温2~4oC,年降水量150~200
mm,降水自东向西递减[17]。盆地东部中山海拔高度约 3500~4000m左右,是山体最大降
水带[17],千年祁连圆柏活树呈带状分布在此带的阳坡和半阴坡上,古墓木材分布在山坡脚
下。
表 1给出了采样点概况及本文所用树轮资料的情况。其中标号为 DRXM、BGX、
MHEG、RS、SNC、XTT和ZGR的样本是取自古墓木材,其余全部取自生长在山上的祁
连圆柏活树。除 DRXM和 XTT3古木是截取的圆盘,BGX和 SNC截取的木块外,其他
树轮资料全部是用生长锥钻取的样芯。表中所列第一部分资料用来拟合柴达木盆地东缘
祁连圆柏的生长趋势曲线和建立估算缺失轮数的最初径向生长模型,由于古墓木材多含
表 1柴达木盆地东缘祁连圆柏树轮资料各采样点概况
Tab.1SitesofQilianjunipertree-ringsamplesfromtheeasternmarginoftheQaidamBasin
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9期 徐岩 等:柴达木盆地东缘祁连圆柏轮宽序列标准化的方法研究
有树心,这些古木样本在保证样本量方面起到了重要作用。DLH5和KE的全部样芯资料
用来建立标准化树轮宽度年表。
将所有样本在实验室进行晾干、固定、打磨等预处理[4]后,进行初步交叉定年,参考
在中国干旱区树轮定年的方法和技术[18]进行缺失轮的安放和伪轮的识别。以 0.01mm精度
的轮宽量测仪进行轮宽量测,之后用COFECHA[19]程序对定年和量测进行检验,以保证所
有样本定年和量测准确无误。
2.2柴达木盆地东缘祁连圆柏生长趋势的拟合
树木的连年生长量是树木的年度增长量[20],用量测仪量得的逐年轮宽即相当于径向
连年生长量。连年生长量随树木年龄的增长迅速上升,达到某一高峰后,又急剧下降[21]。
利用解析木研究发现,柴达木盆地东部的祁连圆柏胸径速生期在 40~60年左右[22]。研究
中我们首先对表 1中拟用来拟合生长趋势曲线的各样点资料进行筛选,那些包含完整树
木生长髓心,并且是在 40~60年间达到生长顶峰的样本用来拟合祁连圆柏的生长趋势。
包含完整髓心保证该样本记录了在采样高度上的全部生长过程[23]。由于树木生长包括径向
生长和高生长,年轮数量随所取样芯的位置增高而减少。当所取样本的位置与胸径高度
相差较大时,径向生长顶峰出现的时间就不集中在某一年龄段[24],因此在本研究中对于那
些包含髓心但不是在 40~60年达到生长顶峰的样本不予采用。特别是对于古木样本,采
样时已无法准确判断胸径高度,这种筛选更为必要。
拟合生长趋势曲线时,首先将样本以其生理年龄记年,即所有样本都是从第一年开
始。由于样本取自不同的小生境地区,为了去除小生境的影响,对每条序列都除去各自
的均值,这样每条序列的均值都为1。之后将归一化的各条序列按照生理年龄对齐,各年
平均得出柴达木盆地东缘祁连圆柏的总体生长趋势曲线。
2.3靠近树木髓心的缺失轮数估计
当前进行树轮年代学研究,通常是用生长锥钻取样芯来获得树轮资料。对于大多数
树芯样本,由于采样工具的限制或者采样位置的偏移都不能包含完整的髓心[25]。为了估计
出这些样芯靠近髓心的缺失轮数,本文采用了最初径向生长模型 (theinitialradialgrowth
model,IRG)方法[23]。该模型是基于生长在同一区域的同一树种,其最初的径向生长速率
呈现相同模式变化这一原理,从而得出缺失轮数关于缺失轮总长度和样芯靠近髓心一侧
的若干轮平均轮宽的多元回归方程。其中,缺失轮总长度需采用 Duncan的几何模型[26]来
估算。
IRG模型的建立要求采用能够表明树木在采样高度上真实生理年龄的样本。前面用
来拟合生长曲线的树轮资料满足这一条件,所以我们采用这些样本来生成 IRG模型。将
各样本在靠近髓心处随机地舍弃若干轮,得到相应的缺失轮总长度和靠近髓心一侧的若
干轮平均轮宽,进而求得回归方程。为了查明模型应用的误差范围,我们还对舍弃的轮
数与估算的缺失轮数进行了比较。在应用 IRG模型给 DLH5和 KE两样点树芯估算缺失
轮数时,对于同一棵树的2个 (或3个)样芯,只取其中离心较近的一个进行估算,其余
样芯的缺失轮数可根据起始年代之差计算而得。
如果获得的样芯距离树木髓心过远或者在靠近髓心一侧有伤痕,就无法用Duncan的
几何模型[26]估计缺失轮总长度,进而导致无法应用 IRG模型估算缺失轮数。对于这样的
样芯,可以每 50年取均值,将均值序列与总体生长曲线的 50年均值序列比较,粗略估
计出缺失轮数。此外,本文还对个别样芯应用目测法[27]进行了缺失轮数估计。
2.4去除生长趋势及年表的合成
本文分别用采自德令哈 (DLH5)和都兰 (KE)两个地区的树芯资料建立标准化树轮宽
度年表。建立年表时,对包含有树木生长髓心的样芯认定其生理年龄从 1年开始,其他
不包含髓心的样芯首先用IRG模型估算出靠近髓心的缺失轮数 (NMR),这样就能确定样
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本上的第一年是树木生长的第 NMR年,即其生理年龄从 NMR+1年开始。同样对每条
序列除以各自的均值,然后以样本上第一年的生理年龄为起点,用祁连圆柏总体生长趋
势曲线除每条序列,得到标准化序列,再以加权平均法将去生长趋势序列按日历年合并
成树轮宽度指数序列。最终建立的树轮宽度指数序列是一条无量纲、平均值为1、最小值
为0的序列。
为了比较本文的总体曲线方法与传统方法的异同,本文还对两样点数据用常规方法
建立了年表。该年表的建立是借助 ARSTAN[28]程序来实现的。因为研究区位于干旱区,
采样点林分稀疏,郁闭度低,所以选用的是负指数函数或回归系数为负号的线性回归方
法拟合每条序列的生长趋势,同样采用商去趋势,以加权平均法合并轮宽指数序列。为
了检验所建年表保留低频变化信息的能力,采用了功率谱[29]方法对轮宽序列进行分析,在
95%的置信区间进行噪音检验,DLH5和KE两条序列的最大落后长度分别取为 400年和
300年。
3 结果与讨论
3.1总体生长趋势曲线
图 1展示了本文用来拟合生长趋势曲线的部分树轮资料生长宽度序列,其他序列的
变化趋势与其相似。从图中可见,它们体现了树木受生理因素影响而呈现的先增后减趋
势。图中直线是各条序列的均值,可见其水平不同反映了样本的小生境以及年龄的差异。
图 2展示了柴达木盆地东缘祁连圆柏的总体生长趋势曲线及拟合该曲线时各时期的样本
量。由于当生理年龄超过 802年时,样本量已经小于20株树,因此取前802年来拟合曲
线。从图 2可看出,该曲线呈现先上升后下降,最后达到一个稳定水平的趋势,并且生
长顶峰出现在50年左右 (第47年)。该曲线可用广义的负指数函数[3]来拟合,体现了祁连
圆柏树木自茎的次生生长开始以来的径向生长过程。
图 1用来拟合生长趋势曲线的部分树轮资料生长宽度序列
(曲线为年值,直线为各条序列的均值)
Fig.1Tree-ringwidthseriesforfitinggrowthtrend
(Thecurvespresentannualvaluesandthebeelinesrepresentthemeansofthecorespondingseries)
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9期 徐岩 等:柴达木盆地东缘祁连圆柏轮宽序列标准化的方法研究
3.2IRG模型
本文利用表1中第一部分树轮资料得到的IRG模型形式如下:
NMR=20.8+4.37d-0.044d2+0.00024d3-53.8MGR50
式中,NMR为树芯样本靠近髓心处的缺失轮数,d为缺失轮总长度,MGR50为样芯靠近
髓心一侧50轮的平均轮宽。
模型通过 0.001显著水平下的 F检验,
并且方差解释量达到90.9%,说明估算的缺
失轮数与实际缺失轮数有较好的一致性。
根据用于生成模型的 54株树木缺失轮数估
算的误差情况可见 (表 2),估算的最大误差
在30年左右,并且误差范围集中在 0~10年
之间。
在生成IRG模型过程中发现,当样芯的缺失轮数超过200年时,轮印的弧度非常小,
无法用Duncan的几何模型[26]估计缺失轮总长度。在应用IRG模型估算缺失轮数时则发现
个别样芯由于d值较小同时MGR50值又较大,估算结果出现负值。但上述两种情况出现
的几率非常小。DLH5和KE两样点的全部资料中,距离树木髓心较近的那一根样芯都能
用几何模型估计缺失轮总长度,两样点各自仅有 2株树木的样芯应用 IRG模型估算时结
果为负值。本文对这几株树木采用了目测法[27]估算缺失轮数。因为 d值较小同时MGR50
值又较大的样芯都是距离髓心较近的芯,用目测法估计误差不会很大。并且出现这种情
况的样芯又很少,并不会对最终得到的树轮宽度指数序列造成很大影响。
3.3总体曲线法与负指数函数法的比较
通常对于生长在干旱、半干旱地区的针叶树种用负指数函数法拟合生长趋势是最好
的选择[4]。但是负指数函数法对个别样芯的拟合不是十分理想,本文提出的总体曲线法在
如下几种情况下优于负指数函数法:
图 2柴达木盆地东缘祁连圆柏生长趋势曲线及各时期样本量
(细线为年值,平滑曲线为拟合值)
Fig.2ThegrowthtrendcurveofQilianjuniperintheeasternmarginoftheQaidamBasinandthesampledepth.
(Thethinlinerepresentsannualvaluesandthesmoothlinerepresentsthefitedvalues.)
表 2IRG模型估算缺失轮数的误差情况
Tab.2MarginoferrorofIRGmodel
inestimatingthenumberofringsmissingfromthepith
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(1)采自比较 “年轻”的树木的样芯 (图 3a、3d)。图中所示的 DLH527B,样芯上的
第一年为公元 1384年,估算的缺失轮数为 53轮,由此可知此树的茎的次生生长开始于
公元1331年 (以胸径高度计),属于比较 “年轻”的树木。负指数函数法对这类样芯生长
曲线的拟合直到最后端都呈现持续的下降趋势。而从前面得出的总体生长趋势曲线可以
看出,当柴达木盆地东缘的祁连圆柏树龄超过 400年后,树木的生理因素作用不再明显,
生长趋势趋于平稳。如果用负指数函数法拟合生长趋势,样芯最后百年的轮宽指数放大
效应将十分明显。
(2)包含树木生长髓心或者非常接近髓心的样芯 (图3b、3e)。这类样芯最初几十年生
长呈逐渐加速之势,而一般的负指数函数拟合的生长趋势曲线是持续下降的,因此在树
轮气候学研究中通常将这几十年舍弃。而树木生长的最初几十年对延长年表有重要意义,
用本文提出的总体曲线法能够很好地解决这一问题。
(3)长度较短、年轮数量少的样芯 (图 3c、3f)。采自同一株树的两个样芯往往钻取
长度不同,其包含的年轮数量也就不同。图中所示的 KE05A起始年为公元 1538年,而
KE05B为公元973年,显然KE05A所包含的年代已经超出生理因素作用明显的时期,对
其拟合生长趋势应该是十分平稳地下降 (几乎呈直线),而不应是像负指数函数拟合的那
图 3总体曲线法与负指数函数法在拟合生长趋势时的比较
(细线为年值,平滑曲线为拟合的生长趋势线)
a,b,c:原始宽度和负指数函数拟合的曲线 (上方)及合成的标准化序列 (下方);
e,f,g:原始序列和总体曲线拟合的曲线 (上方)及合成的标准化序列 (下方)
Fig.3Comparisonbetweentwomethodsusedtofitgrowthtrends
(Thethinlinesrepresentannualvaluesandthesmoothlinesrepresentthefitedgrowthtrend.)
3a,3b,3c:theoriginalring-widthseriesandthefitednegativeexponentialcurves(uppercurves)andtheresultant
de-trendedindexvalues(lowercurves)basedonthenegativeexponentialfunctionmethods;3e,3f,3g:theoriginal
ring-widthseriesandthefitedtotalgrowthcurves(uppercurves)andtheresultantde-trendedindexvalues(lowercurves)
basedonthetotalgrowthcurvemethod
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样在前端有明显的下降趋
势。对比图 3c中下部左
右两图,可以看出,该下
降趋势对序列前端的方差
有较大影响,用总体曲线法
可以保留较多的方差,使序
列在方差上更加平稳。
对DLH5、KE两样点
树轮资料分别用两种方法
得到的树轮宽度指数序列
以及两种树轮宽度指数序
列的差值 (图 4),用不同
方法得到的序列在低频和
高频变化上都具有较好的
一致性。轮宽序列的低值
区都主要发生在 12世纪
上半叶、13世纪末 ~14世
纪初、15世纪下半叶 ~16
世纪初、17世纪下半叶
~18世纪初、18世纪末
~19世纪初以及 20世纪的
二三十年代等;轮宽序列
的高值区出现在 16世纪
下半叶 ~17世纪初、18世
纪中叶和 20世纪后期。
从差值序列上可以看出,
用总体曲线法得到的序列
较负指数函数法得到的序
列在方差上有所不同,尤
其在序列的前期表现得尤
为突出。这是由于两种方
法对生长趋势的拟合在树
木生长前期差别较大所致
(图 3),用总体曲线法得到
的序列较好地保留了早期
的方差,使序列在方差上比较稳定。而在序列后期,由于两种方法对大多数样芯拟合的
生长趋势线基本相同,所得序列也基本一致,差值序列的波动就很小。此外,在前期和
中期,差值序列的高值区与轮宽指数序列的高值区在时间上具有较好的对应关系,说明
总体曲线法在序列高值处发挥的作用更强,能更多地保留这些时期的低频变化信息。而
差值序列本身表现出的明显的低频变化特征,也说明了用总体曲线法得到的序列能够较
多地保留低频上的信息。
在世纪尺度的低频变化上,两样点四条序列的功率谱分析结果都存在 200年的最显
著周期 (图5)。DLH5用不同方法得到的序列频谱分布特征差别较大,尤其是在低频变化
上,用总体曲线法得到的序列保留低频信息的能力明显强于负指数函数法。KE两条序列
图 4DLH5和 KE不同方法得到的树轮宽度指数序列
(细线为年值,平滑曲线为 31a滑动平均值)
(a)总体曲线法得到的序列;(b)负指数法得到的序列;
(c)两条序列之差 (a-b)
Fig.4Ring-widthindicesderivedbytwomethods
(Thethinlinerepresentsannualvaluesandthesmoothlinerepresentsthe31-year
runningmeans.)
(a)Seriesdevelopedusingthetotalgrowthcurvemethod;(b)seriesdevelopedusing
thenegativeexponentialfunctionmethod;(c)thediferencebetweentwoseries(a-b)
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的频谱分布特征比较相似,在不
同频率的周期变化上具有较好的
一致性。但在同一周期水平上,
用总体曲线法得到的序列保留低
频信息的能力仍强于负指数函数
法。由此说明用总体曲线法所建
立的年表更好地保留了低频变化
信息。
3.4 总体曲线法与 RCS方法的
比较
建立树轮宽度年表时,采用
何种方法拟合进而去除树木的生
长趋势,对于年表能够保留多长
时间尺度的气候信息有很大的影
响[30]。RCS方法[6]是目前能使年
表保留气候低频信息能力较强的
一种方法。但是该方法把所有样
本上的第一年当作树木生长的第
一年,这与树木真实的生理年龄
不符,有可能过低估计树木早期
生长时的趋势。此外,RCS方法
的生长趋势曲线仍然是用一般的
负指数函数来拟合,虽然在后来
的研究中对该方法进行了改进,
得出的生长曲线已经能体现出先增后减的趋势[31-33],但是,后半部的负指数函数,还是可
能将早期时序列的方差有所降低 (图 3c,图 4)。本文提出的总体曲线法拟合出来的生长
趋势曲线更加逼近树木生长的真实情况。建年表时先对每根样芯的缺失轮数进行估算,
再用生长曲线的对应部分去趋势,而不是简单地从第一年开始,这些都是对 RCS方法的
部分改进。
4 结论
本文基于在柴达木盆地东缘获得的大量祁连圆柏树轮资料,对拟合并去除树木生长
趋势即标准化的方法进行了探讨,得出以下结论:
(1)柴达木盆地东缘的祁连圆柏生长呈现先加速,在 50年左右达到顶峰,之后下降
的生长趋势,这与林学上用解析木进行研究得到的结果一致;其生长趋势可以用广义的
负指数函数进行很好的描述。
(2)估算树芯靠近髓心的缺失轮数时,IRG模型估算效果较好,模型的方差解释量高
达90.9%。估算缺失轮进而获得树木的生理年龄对于树轮年代学研究有很大意义,有必要
对其进行深入研究。
(3)本文提出的总体曲线方法分别在不同方面优于负指数函数和区域曲线标准化方
法,用该方法建立的年表保留低频信息的能力也比较强。只要能够在同一气候区域获得
同一树种足够多的包含髓心的样本,均可以采用本方法来拟合树木的生长趋势,实现树
轮资料的标准化,进而建立更加准确、可靠的树轮长年表。
图 5DLH5和 KE轮宽指数序列的功率谱分析
Fig.5Spectralanalysisforring-widthindicesseries
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参考文献 (References)
[1]MannME,BradleyRS,HughesMK.Global-scaletemperaturepaternsandclimateforcingoverthepastsixcenturies.
Nature,1998,392:779-787.
[2]BrifaKR,JonesPD,ScheingruberFHetal.InfluenceofvolcaniceruptionsonNorthernHemispheresummer
temperatureoverthepast600years.Nature,1998,393:450-455.
[3]CookER,BrifaK R,ShiyatovSetal.Tree-ringstandardizationandgrowth-trendestimation.In:CookER,
KairiukstisLA(eds.).MethodsofDendrochronology.KluwerAcademicPublishers,1990.104-123.
[4]FritsHC.TreeRingsandClimate.NewYork:AcademicPress,1976.261-268,28-38.
[5]CookER.Atimeseriesanalysisapproachtotree-ringstandardization.Ph.D.Dissertation,Univ.ofArizona,Tucson,
AZ,USA,1985.75-87.
[6]BrifaKR,JonesPD,BartholinTSetal.FennoscandiansummersfromAD500:temperaturechangesonshortand
longtimescales.ClimateDynamics,1992,7:111-119.
[7]ShaoXuemei,HuangLei,LiuHongbinetal.Reconstructionofprecipitationvariationfromtreeringsinrecent1000
yearsinDelingha,Qinghai.ScienceinChina(SeriesD),2005,48(7):939-949.
[8]LiuYu,ShiJiangfengShishovVetal.ReconstructionofMay-JulyprecipitationinthenorthHelanMountain,Inner
MongoliasinceAD1726fromtree-ringlate-woodwidths.ChineseScienceBuletin,2004,49(3):265-269.[刘禹,史江
峰,ShishovV等.以树轮晚材宽度重建公元 1726年以来贺兰山北部 5~7月降水量.科学通报,2004,49(3):
265-269.]
[9]ShaoXuemei,WuXiangding.Tree-ringchronologiesforPinusarmandiFranchfromHuashan,China.ActaGeographica
Sinica,1994,49(2):174-181.[邵雪梅,吴祥定.华山树木年轮年表的建立.地理学报,1994,49(2):174-181.]
[10]ShaoXuemei,FanJinmei.PastclimateonwestSichuanplateauasreconstructedfromring-widthsofdragonspruce.
QuaternarySciences,1999,(1):81-89.[邵雪梅,范金梅.树轮宽度资料所指示的川西过去气候变化.第四纪研究,
1999,(1):81-89.]
[11]LiuLusan,ShaoXuemei,LiangEryuan.Climatesignalsfromtreeringchronologiesoftheupperandlowertreelinesin
theDulanregionofthenortheasternQinghai-TibetanPlateau.JournalofIntegrativePlantBiology,2006,48(3):
278-285.
[12]WuPu,WangLili,HuangLei.Apreliminarystudyonthetree-ringsensitivitytoclimatechangeoffiveendemic
coniferspeciesinChina.GeographicalResearch,2006,25(1):43-52.[吴普,王丽丽,黄磊.五个中国特有针叶树种树
轮宽度对气候变化的敏感性.地理研究,2006,25(1):43-52.]
[13]GaoShangyu,LuRuijie,QiangMingruietal.Reconstructionofprecipitationinthelast140yearsfromtreeringat
southmarginoftheTenggerDesert,China.ChineseScienceBuletin,2005,50(21):2487-2492.
[14]ZhangQibin,ChengGuodong,YaoTandongetal.A 2326-yeartree-ringrecordofclimatevariabilityonthe
northeasternQinghai-TibetanPlateau.Geophys.Res.Let.,2003,30(14):1739-1741.
[15]SheppardPR,TarasovPE,GraumlichLJetal.Annualprecipitationsince515BCreconstructedfromlivingand
fossiljunipergrowthofnortheasternQinghaiProvince,China.Clim.Dynamics,2004,23(7-8):869-881.
[16]ZhengDu.Thesystemofphysico-geographicalregionsoftheQinghai-Xizang(Tibet)Plateau.ScienceinChina(Series
D),1996,39(4):410-417.
[17]DuQing,SunShizhou.VegetationintheQaidamRegionandItsUtilization.Beijing:SciencePress,1990.6-11.[杜庆,
孙世洲.柴达木地区植被及其利用.北京:科学出版社,1990.6-11.]
[18]ShaoXuemei,FangXiuqi,LiuHongbinetal.Datingthe1000-year-oldQilianjuniperinmountainsalongtheeastern
marginoftheQaidamBasin.ActaGeographicaSinica,2003,58(1):90-100.[邵雪梅,方修琦,刘洪滨 等.柴达木东
缘山地千年祁连圆柏年轮定年分析.地理学报,2003,58(1):90-100.]
[19]HolmesRL.Computer-assistedqualitycontrolintree-ringdatingandmeasurement.Tree-RingBuletin,1981,41:
45-53.
[20]MengXianyu.ForestryMeasuration.Beijing:ChinaForestryPress,1995.191-193.[孟宪宇.测树学.北京:中国林业
出版社,1995.191-193.]
[21]YaoQingwei.AppliedForestryGlossary.Beijing:ChinaForestryPress,1990.301.[姚庆渭.实用林业辞典.北京:中
国林业出版社,1990.301.]
[22]EditorialCommiteeofForestinQinghai.ForestinQinghai.Beijing:ChinaForestryPress,1993.233-238.[青海森林
编委会.青海森林.北京:中国林业出版社,1993.233-238.]
[23]RozasV.TreeageestimatesinFagussylvaticaandQuercusrobur:testingpreviousandimprovedmethods.Plant
Ecology,2003,167:193-212.
[24]SchweingruberFH.Treeringsandenvironmentdendroecology.Berne,Stutgart,Vienna,Haupt,1996.24-25.
[25]NortonDA,PalmerJG,OgdenJ.DendroecologicalstudiesinNewZealand:1.Anevaluationoftreeageestimates
basedonincrementcores.NewZealandJournalofBotany,1987,25:373-383.
[26]DuncanRP.AnevaluationoferorsintreeageestimatesbasedonincrementcoresinKahikatea(Dacrycarpus
927
61卷地 理 学 报
dacrydioides).NewZealandNaturalSciences,1989,16:31-37.
[27]ClarkSL,HalgrenSW.AgeestimationofQuercusmarilandicaandQuercusstelata:applicationsforinterpreting
standdynamics.Can.J.For.Res.,2004,34:1353-1358.
[28]CookER,PetersK.Thesmoothingsplineanewapproachtostandardizingforestinteriortree-ringwidthseriesfor
dendroclimaticstudies.Tree-RingBuletin,1981,41:45-53.
[29]HuangJiayou.StatisticAnalysisandForecastMethodsinMeteorology.Beijing:ChinaMeteorologicalPress,
2000.225-233.[黄嘉佑.气象统计分析与预报方法.北京:气象出版社,2000.225-233.]
[30]BrifaKR,JonesPD,SchweigrubeFHetal.Unusualtwentieth-centurysummerwarmthina1000-yeartemperature
recordfromSiberia.Nature,1995,376:156-159.
[31]CookER,BuckleyBM,DArigoRDetal.Warm-seasontemperaturesince1600BCreconstructedfromTasmanian
treeringsandtheirrelationshiptolarge-scaleseasurfacetemperatureanomalies.ClimateDynamics,2000,16:79-91.
[32]GeorgeStS,NielsenE.HydroclimaticchangeinsouthernManitobasinceAD 1409inferedfrom treerings.
QuaternaryResearch,2002,58:103-111.
[33]HelamaS,Lindholm M,TimonenM etal.Detectionofclimatesignalindendrochronologicaldataanalysis:a
comparisonoftree-ringstandardizationmethods.TheoreticalandAppliedClimatology,2004,79:239-254.
StandardizationofQilianJuniperRing-widthSeries
intheEasternMarginoftheQaidamBasin
XUYan1,2,SHAOXuemei1,3
(1.InstituteofGeographicSciencesandNaturalResourcesResearch,CAS,Beijing100101,China;
2.GraduateSchooloftheChineseAcademyofSciences,Beijing100049,China;
3.InstituteofTibetanPlateauResearch,CAS,Beijing100085,China)
Abstract:Standardizationoftree-ringdataisoneofthemostimportantproceduresin
dendroclimatology.WeusedabundantQilianjuniper(SabinaprzewalskiKom)tree-ring
samplesalongtheeasternmarginoftheQaidamBasintoapproximatethegrowthtrendto
generateatotalgrowthtrendcurve.Weusedsamplesthatcontainedcompletepithreachingto
agrowthculminationin40-60yearstoestimatethetotalgrowthtrendcurve,andthen
employedthegeneralizednegativeexponentialfunctiontofitthecurve.Usualy,mostsample
corescannotreachthetreepithforvariousreasonsanditisdificulttodeterminethetrees
cambialages.Anempiricalmodelofinitialradialgrowth(IRG)wasdevelopedtoestimatethe
numberofringsmissingfromthepithbasedonthesametree-ringdataandtheIRGmodel
explained90.9%ofthevariance.Whenconstructingthechronology,thecambialageofthe
firstringfromthepithisregardedas1year.Thentheagesoftheringsinsampleswithout
pithsweredeterminedbytheestimatednumbersofmissingringsinthecores.Standardization
wasaccomplishedbydividingeachtree-ringseriesbythecorespondingvaluesofthetotal
growth trend curve.Thechronologiesdeveloped bythismethod can preservemore
low-frequencyvariability.Thismethodhelpstoconstructmorereliabletree-ringwidth
chronologies.
Keywords:QaidamBasin;Qilianjuniper;tree-ringwidth;growthtrend
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