全 文 ：第 43 卷 第 5 期
20 06 年 5 月
西北农林科技大学学报 ( 自然科 学版 )
Jo r u
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一
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34 N o
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5
Ma y 20 06
利用祁连圆柏年轮资料重建江河源区
东北部 6 0 0余年气候研究
胡 良温 ` , 2 , 杨改河 ` , 李轶冰 ’ , 师江澜 ’ , 史纪安 `
(l 西北农林科技大学 资源环境 学院 ,陕西 杨凌 7 1 2 1 0 ;
2 山西省气象科学研 究所 , 山西 太原 。 3。。 0 2)
仁摘 要」 利用 江河源区东北 部 60 。余年的祁连圆柏树木年轮资料 , 采用正交多项式 、相关分析等方法 , 对该
地 区历史时期 5 月份平均气温和 5一 9 月份降水量进行了重建 。 结果表明 , 江河源区东北部地区 6 0 余年来的气候
呈 波动变化 , 气温的 上升和下 降并不 连续 , 5 月 份气温距平 变化的 幅度 一般为士 1 . o C , 5 年滑动平均值一般为
士 。 . S C , 气温的年际波动值远大于其长期变化值 。 逐年雨季 (5 一 9 月份 )的相对降水量一般为 0 . 8~ 1 . 1 , 5 年滑动
平均 为 。. 90 一 1 . 05 , 且 6 0 0 余年来相对降水量小 1 . 。 的时间较相对降水量大于 1 . 。 的时间长 。
〔关键词 〕 江河源区 ;祁连 圆柏 ;树木年轮 ;气候变化
f中图分类号己 P 4 6 7 ; P生6 5 、 o 仁文献标识码〕 A 巴文章编号〕 1 6 7 1一 9 3 5 7 ( 2 0 0 6 ) 0 5 一 0 1 0 7一 0 7
近百年来 , 地球正经历着 以全球变暖为主要特
征的显著气候变化 , 并引起 了一系列 的全球变化问
题 仁’」。 为了更深人地了解近百年来全球气候变化的
特点及意义 ,将这种变化与过去几百年甚至更长时
期 的气候进行 比较 , 才能理解近百年来全球变暖在
整个气候系统演变中的历史地位 。 但 由于仪器测量
时间较短 ,需要采用其他代用方法对不同历史时期
的气候变化进行研究 。 由于在影响树木生长发育的
外界环境中 ,气候条件是最主要的一个因素 。 因此 ,
树木年轮可用于历史时期气候 的重建研究比 `习。
江河源区位于青藏高原的腹地 ,著名的长江 、 黄
河和澜沧江均发源于此 ,但近年来该地区雪线上升 、
冰川后缩 、 草场退化 、 土地沙化等严重威胁着 当地的
生态环境侧 。 为了探讨 当地生态环境变化的原因 , 首
先必须研究影响生态环境的主要因素— 气候的变化情况 。 江河源区环境温度低 ,气候条件差 ,森林覆
盖率低 ,树木生长缓慢 , 但 同时该地 区人 口 密度极
低 ,人类对树木生长的干扰较少 ,树木大多在 自然环
境条件下生长 。 因此 ,该区树木生长能较多地反映气
候条件变化 的信息 。
本研究在获取江河 源区东北部地区年轮样本 、
分析年轮样本特征并对其进行订正和标准化的基础
上 ,重建了 14 世纪以来该地 的气温和降水量的变化
情况 ,并分析了当地 6 0 余年来气候变化的特征 , 以
期了解本区域不同历史时期的气候变化状况 , 并为
进一步研究当地生态环境的变化提供资料 。
1 资料与方法
1
.
1 年轮样本的生长环境
祁连圆柏 ( S a b i n a P rz e w a l s k i i K o m . ) 是我国圆
柏属 中的一个特有种 , 以 其为建群种所形成的天然
林集中分布在青藏高原的东北部和黄土高原的西部
边缘 。 在青海省境 内主要分布在祁连山地 、 西倾山地
和柴达木盆地东部 , 南至马可河林区 。林下土壤为山
地褐色针叶林土 ,无明显地带性特征 。祁连圆柏生长
缓慢 , 寿命长 , 生长量小 , 可获取 的树木年轮资料年
代长 ,适于进行历史时期气候条件变化的分析 。
取样点为青海省兴海县中铁林场 ,其地理坐标
为北纬 3 5 0 0 2 ` , 东经 1 0 0 0 0 7 ` ; 海拔高度 3 8 4 0 m 左
右 ,属江河源区 的东北部 。 于 2 0 0 4 一 0 8一 12 在中铁林
场海拔最高处选取 10 株树龄较长的孤立祁连圆柏 ,
采用生长锥钻取树芯横截 面的方法进行取样 , 每棵
树均在不同方向取 2 个样本作为重复 , 取样高度为
树基部距地面高度 1 . 3 m 左右处 。 本研究拟获取 10
棵树木各 2 个重复共 10 X 2 个年轮序列样 本 ,实际
获得 19 个可用样本 。 树木年轮宽度测量在 中国科学
2 0 0 6
一 0 3一 0 6
青海省重大科技攻关项 目 ( 2 0 0 2一 N 一 1 0 6)
胡良温 ( 1 9 6 5一 ) , 男 , 山西 河津人 ,高级工程师 , 在读博 士 , 主要从事气候与生态研究 。
杨改河 ( 1 9 5 7一 ) , 男 , 陕西耀县 人 ,教授 , 博士生导师 , 主要从事资源与环境生态研究 。
DOI : 10. 13207 /j . cnki . jnwaf u. 2006. 05. 023
1 08 西北 农林科技大学学报 ( 自然科学版 ) 第 34 卷
院地理科学与资源研究所进行 。 余样本 的树木年 轮序列长度 均大 于 3 0 年 , 其 中
采样点距最近的气象站青海省同德县站直线距 3 0 ~ 40 0 年的有 8 个 , 4 0 ~ 50 0 年的有 5 个 , 50 0 ~
离约 4 0 km 。 该站地理坐标为北纬 35 01 6` ,东经 1 0 0 6 0 年的有 2 个 , > 6 0 年的有 3 个 。 树木年轮序列
3 9 `
,海拔 3 2 8 9 . 4 m 。 基本气象条件为 : 年平均气温 最长的长度为 6 86 年 。
0
.
S C
,最热月平均气温 1 1 . 6 C , 最冷月平均气温 1 . 2 . 2 树木年轮 宽度变化趋势 影响树木径 向生
一 1 3 . o C ; 年降水量 4 2 5 . 2 m m , 其中 5 ~ 9 月降水 长的因素有树木本身的遗传因子及气候 、 土壤 、 生物
量为 3 6 . 1 m m , 占全年降水量的 86 . 1% ; 全年蒸发 和立地等外界环境条件 。 树龄的影响主要表现为缓
量 1 4 8 2 . 4 m m , 为全年降水量的 3 . 5 倍 ; 年 日照时 慢的趋势性变化 ,一般而言 ,在幼龄期绝大多数树木
数 2 8 12 . 4 h ,全年无霜期 31 . s d 。 的年轮宽度较窄 ,随着树龄的增长 , 年轮宽度迅速增
1
.
2 树木年轮生长趋势及样本统计特征分析 加 ;当树木到达其生长最旺盛的时期时 ,平均年轮宽
1
.
2
.
1 树木年轮样本序列长度 获取的 10 棵树木 度常为树木整个生长期内的极大值 ; 此后树木的年
各 自 2 个重复的树木年轮开始年份和序列长度见表 轮宽度随树龄的增加 而趋于减小 , 减小的速度开始
1
。 由表 1 可知 ,树木年轮开始最早的年份为 1 31 8 年 较快 , 后来 愈来 愈慢 , 到一定 时期 后 大体 趋于 平
( 0 7
一
l )
,最晚年份的为 1 8 1 0 年 ( 1 0一 l ) 。 在所有样本 稳 〔2 〕。
中 , 除 1 0一 1 样本年轮序列长度较短 ( 1 94 年 )外 , 其
表 1 树木年轮开始年份及序列长 度分析
T a b l
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e s t a r t y e a r a n d s e r ia l l
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* 二 开始年份 序列长度 /年 鬓 , 黔聪 复黔柔大乙二_:二, S t a r t y e a r S e r la l l e n g t h` , 仁 1 压口 1
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一…n u m b e r , 2 ’ 2
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0 2 16 7 1 3 3 }
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0 3 16 ] 8 16 3 1 38 6 3 7 3
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0 4 15 5 5 ] 5 6 8 44 9 4 3 6 }
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0 5 1 6 2 0 16 2 0 3 8 4 3 84 } ] 0 ] 5 ] 0 ] 6 6 0 ] 9 4 3 4 4
序列长度最长的 0 7一 1 号样本的年轮宽度变化
趋势见图 1 。 从图 1 可以看出 ,在祁连圆柏生长初期
的前 60 年 , 其年轮宽度为 1 . 0一 3 . 0 m m ; 在 60 一
2 0 0 年 , 年轮宽度下降 , 其值为 0 . 5 ~ 1 . 5 m m , 其后
年轮宽度 下降缓慢且基本维持稳定 ; 在 20 ~ 5 0
年 , 年轮宽度基本维 持在 0 . 5 m m 左 右 ; 5 0 年 以
后 , 大多数年份年轮宽度在 0 . 5 m m 以下 。
2 0
.1
的三ó。。ó妇Jo召左沐日、侧似架汁
13 18 13 58 139 8 14 3 8 14 78 15 18 155 8 15 98 16 38 167 8 17 18 175 8 17 98 183 8 187 8 19 18 19 58 19 98
年份
Y e a r
图 1 0 7 一 l 号样本的年轮宽度变化趋势
F 19
.
1 W id th
v a r i a b l
e t e n d
e n e y o f s a m p le 0 7
一
2 t r e e r in g s
1
.
3 树木年轮主要参数的统计特征 的年轮平均宽度超过 1 . 0 m m 外 (最大为 1 . 31 0 6
1
.
3
.
1 年轮宽度的 变化 由表 2 可知 ,祁连圆柏的 m m ( 。 3一 2 ) ) , 其余样 本平 均年 轮宽 度均 小 于 1 . 0
年 轮宽度均较 小 , 除 0 2 一 1 , 0 3一 1 , 0 3一 2 , 0 9一 2 和 1 0一 1 m m , 以 0 4 一 2 的年轮宽度最小 , 为 o . 4 5 9 1 m m 。
第 5 期 胡良温等 :利用 祁连 圆柏年轮资料重建江河源区东北部 6 0 0 余年气候研究
年轮生长的逐年变化是树木对外界环境特别是 短期变化或高频变化特征 。 在利用树木年轮进行气
气象条件的反映 。不同年份间年轮宽度变化越大 ,表 候研究 中 , 常用年轮宽度的逐年变化状况作为树木
示树木对外界条件 的反应越敏感 , 年际间的气象条 对气候反映的敏感度 。 一般来说 , 当敏感度值较高
件变化可对树木年轮生长量产生明显的影响 。 从统 时 ,气候因子的限制作用就非常明显 ,气候条件与年
计的年轮序列均方差和变 异系数 (表 2) 可 以看 出 , 轮宽度序列的相关性好 ,标本保存的气候信息多 ,相
祁连圆柏的变异系数较大 , 在 19 个序列 中 , 变异系 应的噪声小 。 平均敏感度理论值为 。 < M S < 2 , 实际
数 < 20 %的仅有 1 个 , 20 % ~ 30 % 的有 2 个 , 30 % ~ 统计计算 中 , M S 的值一般 均小于 1 , 多为 0 . 10 ~
40 % 的有 3 个 ; 其余 13 个序列的变异系数均高于 0 . 60 , 因此 在 实际 工作 中一般 取 M S > 0 . 2 的序
40 %
。 在 19 个 样本 中 , 0 7一 2 的变 异系数 最大 , 达 列川 。 由表 2 可知 ,祁连圆柏 的取样结果较为理想 ,
6 7
.
9 7 6%
,其次为 0 7一 1 ,其变异系数为 6 7 . 64 8% 。 在 1 9 个样本中 ,有 1 2 个样本的 M S> 0 . 2 , 其中 0 4一 2
1
.
3
.
2 平均敏感度 平均敏感度 (M S )是度量相邻 的 M S 最大 ,为 0 . 3 5 5 5 。 由此可知 ,祁连圆柏的年轮
年份间年轮宽度变化情况的指标 , 主要反映气候 的 序列可用于历史时期气候的重建研究 。
表 2 19 个样本年轮宽度的序列参数
T a b l
e 2 S t a t ie p a r a m
e t e r s o f t
r e e r i n g w id t h
o
f 1 9
s a m p l e s
序号
S e r ia l
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均方 差
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变异系数 /%
C o e f f i e i
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平均敏感度
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自相关系数
C o e f f i e i e n r o f
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V a r la n C e
o f v a r i a z i o n 5 I t [ v t飞y 一坠
5 t e 尸
二阶 三阶 四阶 五阶
t r e e r 一n g
0 7 78 8
0
.
6 35 8
1
.
0 24 2
1
.
0 00 8
1
.
3 1 0 6
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O“ǔU6乃JJ通乙门八匕迁Q`连01只O“ùnOdbA二, .-一了臼óhj件,口00以25ōb八沙O以SQ,`月性..…匕JA.`bCOQ乃I行1gJà一尸六d月马dl乃勺Jg`内b户Où卜以月任泛,l
0 1一 l
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1 0
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0
.
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.
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.
7 88 3
0
.
9 2 1 2
0
.
7 4 1 5
0
.
7 9 8 7
0
.
7 7 8 0
0
.
8 5 3 2
0
.
7 0 6 5
0
.
9 9 0 3
1
.
1 8 4 4
1
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0
.
3 5 1 4
0
.
3 3 8 8
0
.
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0
.
5 4 8 1
0
.
4 4 7 4
0
.
4 1 4 1
0
.
2 1 0 2
0
.
2 3 5 6
0
.
4 4 8 9
0
.
2 7 8 0
0
.
2 0 4 1
0
.
5 4 0 3
0
.
5 2 8 8
0
.
5 4 5 3
0
.
2 8 6 6
0
.
4 14 8
0
.
5 3 6 1
0
.
19 7 7
0
.
3 5 7 8
4 5
.
1 22
5 3
.
2 80
2 9
.
9 3 6
5 4
.
7 7 1
3 4
.
3 7 5
4 6
.
5 8 1
0
.
1 90 5
0
.
2 3 2 5
0
.
1 5 8 4
0
.
2 5 7 3
2
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0
.
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0
.
7 7 9 9
2 0 3
2 4 4
0
.
3 5 5 5
0
.
2 1 8 6
0
.
2 3 1 0
0
.
1 5 7 8
0
.
1 8 6 1
0
.
2 2 0 2
0
.
2 3 7 8
0
.
2 7 0 0
2 8 5
艺U吕
4 0
.
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0
.
19 6 7
0
.
1 3 4 4
0
.
13 7 5
0
.
8 6 5 6
0
.
8 7 1 8
0 7 78 4
0
.
8 8 5 1
0
.
7 53 8
0
.
8 3 8 8
0
.
5 2 8 8
0
.
68 3 9
0
.
8 4 3 9
0
.
7 92 5
0
.
7 10 7
0
.
9 34 5
0
.
9 3 1 ]
0
.
8 7 7 6
0
.
6 3 4 7
0
.
8 4 5 5
0
.
8 4 4 8
0
.
6 1 0 6
0
.
8 5 2 1
0
.
84 4 8
0
.
6 5 9 0
0
.
8 2 4 2
0
.
6 9 4 2
0
.
8 2 7 0
0
.
4 7 4 7
0
.
6 1 3 9
0
.
7 8 0 0
0
.
7 3 0 0
0 6 0 4 4
0
.
9 0 6 2
0
.
9 0 6 2
0
.
8 6 6 0
0
.
6 3 1 9
0
.
7 4 8 7
0 76 0 0
0
.
3 8 4 4
0
.
7 6 7 9
3 s t e P s
0
.
8 2 8 6
0
.
8 11 2
0 6 19 8
0
.
8 0 2 4
0
.
6 6 4 2
0
.
8 1 4 9
0
.
4 6 0 3
0
.
5 2 8 1
0
.
7 5 2 7
0
.
7 10 3
0 5 16 3
0
.
8 8 9 4
0
.
8 8 5 2
0
.
82 1 2
0
.
5 R 1 3
:
.
0
.
7 2 3 9
0
.
7 8 9 0
0
.
5 8 7 0
0
.
7 9 7 1
0
.
5 9 6 9
0
.
7 9 4 2
0
.
3 8 8 2
0 4 5 1 2
0
.
7 2 7 4
0
.
6 6 5 9
0
,
4 3 2 6
0
.
8 6 6 7
0
.
8 5 7 8
0
.
7 9 3 8
0
.
5 0 8 5
0
.
6 6 6 1
0
.
6 1 2 5
0
.
3 2 7 7
0
.
7 0 3 4
0
.
7 6 4 9
0
.
5 4 0 9
0
.
7 6 3 7
0
.
5 1 7 7
0
.
7 7 6 2
0
.
3 4 0 8
0
.
3 8 3 8
0
.
7 0 2 6
0
.
6 6 3 1
0
,
3 8 0 8
0
.
8 3 8 8
0
.
8 3 8 7
0
.
7 8 7 4
0
.
5 2 8 1
0
.
6 2 2 9
0
.
5 7 9 8
0
.
2 5 8 5
0
.
6 7 2 4
1
.
3
.
3 自相关 系数 树木本身的生长发育特性 、 外
界环境条件特别是气候条件 , 不仅会对树木 当年的
生长状况产生影响 , 而且还会对树木以 后若干年 的
生长产生影响 ,其结果可在不同年份间树木年轮宽
度变化的相关性上得到反映 。 其中一阶自相关表示
年轮当年宽度值与次年宽度值变化的相关程度 ,二
阶自相关表示年轮当年宽度值与第 3 年宽度值的相
关程度 , 三阶 、 四级和五阶依次类推 。
从表 2 可以看 出 , 样本的年轮宽度一阶 自相关
系数均较大 , 为 。 . 52 8 8 ~ 。 . 9 34 5 ,有近 60 % 以上样
本的一阶自相关系数在 0 . 8 以上 。 随着相隔年份的
增加 , 自相关系数逐渐减小 ,但五阶 自相关系数仍较
大 , 有 近 80 %的 样 本 在 0 . 5 以 上 , 最 大 的 高 达
0
.
83 8 8
。 由此可以看出 ,气候条件对树木年轮生长
的影响不仅表现在当年的年轮宽度上 ,而且对以后
若干年年轮宽度值 的变化仍有影响 。
1
.
4 年轮序列的订正和标准化
为了达到根据年轮宽度序列推测历史时期气候
变化的目的 ,在分析其能否反映某些气候要素的变
化之前 , 应设法消除树龄对年轮宽度的缓慢影响 , 即
通过生长量订正 ,将树木本身支配其生长的遗传因
子剔除掉 ,从而得到仅 由气候 因子影响所形成 的年
轮序列 。根据树木年轮宽度的变化趋势 ,采用正交多
项式法对年轮宽度变化趋势进行模拟 ,可以表示为 :
西北农林科技大学学报 ( 自然科学版 ) 第 4 3卷
Y= b
。
+ b
I
X
,
+ b
:
X子+ b 3X尹+ b习X夕 ( l )
式中 , Y 为年轮宽度值 ( m m ) ; b。 , b , , … , b ; 为正交多
项式的系数 ; X , 为不 同样本 自年轮样本开始时的年
份序号 。
由式 ( 1) 可得到树木年轮宽度逐年的趋势生长
量 。 用 M S> 。 . 2 的年轮序列建立年轮指数 , 用其趋
势拟合的相关系数见表 3 。
表 3 M S > 0 . 2 的树木年轮趋势拟合相关系数
T
a b l
e 3 S im
u
l
a t e d
e o e f f ie ie n t o f e o r r e la t i o n
o f t r e e r i n g t e n d e n e y o f M S > 0
.
2
序号
S e r i a l
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O l
0 3 0
0 4 0
0 5 0
相关系数
C o e f f i e i e n t o f
e o r r e l a z i o n
序号
S e r i a l
n u m b e r
相关系数
C o e f fi e i e n l o f
e o r r e l a t i o n
.
8 3 0 3
.
8 0 1 4
.
4 3 8 1
0 8 02 6
0
.
6 24 4
0 37 7 9
0
.
78 3 8
0
.
8 5 5 4
0
.
6 2 2 2
0
.
5 8 8 2
0 79 5
0
.
5 6 2
由表 3 可知 , 0 7一 1 的相关系数最大 , 为 0 . 8 5 4 ;
0 4
一
2 的最小 ,为 0 . 37 7 9 。 虽然不同样本的相关系数
差异较大 ,但均通过了 0 . 0 01 的信度检验 。 因此 ,用
式 ( l) 可以对树木年轮宽度值的变化趋势进行模拟 ,
以计算逐年年轮宽度生长量的期望值 。
将生长量趋 势订正后 的年轮序列值进行标准
化 , 即可获得年轮指数 去
I 一 W ` /又 ( 2 )
式中 , I 为年轮指数 ; W , 为原年轮宽度序列 的实际
读数 ; Y ` 为每年年轮宽度生长量的期望值 , 即生长
趋势曲线上读得 的年轮宽度值 ; i 为不 同年轮样本
自开始年份的序号 , i一 l , 2 , 3 , … 。
经过生 长量订正和标 准化后 , 用 12 个 M S >
0
.
2的序列建立的年轮指数变化情况见图 2 。 从图 2
可以看出 , 年轮指数呈波动变化 ,其值为 0 . 5 ~ 1 . 5 。
,产OōqóO0C
减。Pu一三助ó卜
纂撰积扮
13 18 13 58 139 8 143 8 147 8 15 18 155 8 159 8 163 8 16 7 8 17 18 1758 179 8 1838 18 78 19 18 19 58 1998
年份
Y e a f
图 2 M S > 0 . 2 样本的年轮指数变化趋势
F 19
.
2 V a r ia b le t e n d e n e y o f t r e e r in g i n d e x o f M S > 0
.
2 江河源 区东北部气候资料的重建
2
.
1 年轮指数与气候要素的相关性分析
年轮指数的变化主要受气候条件的影响 , 通过
建立年轮指数和气候条件变化的相关关系可以重建
历史气候状况 。 经典的树木年轮气候学认为「2 , 6〕 ,年
轮指数不仅受到当年气候的决定性影响 ,而且还受
到树木前期 (1 年 、 2 年或更早 )生长的滞后效应的影
响 。 即气候条件不仅影响当年树木年轮宽度的生长
量 ,而且对其后若干年的年轮宽度也有影响 。
为了寻找影响祁连圆柏年轮指数的主要气候因
子 , 对 1 9 6 1 年以来的年轮指数序列与同德气象站实
测资料的相关性进行了分析 。 其中气温序列资料包
括历年逐月平均气温 、 全年及 4 个季节的平均气温 、
月平均气温 > O C 的 4 ~ 10 月份平均气温以及主要
生长季 5一 9 月份的平均气温 。 考虑到当地月平均气
温 > o C 的 4一 10 月和树木主要生长季 5一 9 月的
多年平均降水量 , 分别 占全年降水 量的 97 . 1%和
9 0
.
3%的实际情 况 , 降水量资料序列包括 4 ~ 10 月
份的逐月降水量和总降水量 、 5一 9 月份总降水量及
春 、 夏 、 秋季降水量和全年降水量 。 相关性分析结果
表明 , 5 月份气温 、 5一 9月份降水量与年轮指数间均
有较好的相关性 。 据此建立的重建历史时期气候状
况的方程为 :
Y , ( t ) 一 7 . 4 7 一 1 . 6 6 3 g X , + 0 . 2 8 9 6X , + ,
十 0 . 7 4 5 3X `+ : ( 3 )
Y
Z
( r ) = 2 4 1
.
0 6 + 5 3
.
60 5 6 X
,
+ 8 8
.
3 1 9 4 X 卜 ,
一 4 4 . 3 9 1 g X ` 、 : ( 4 )
式中 , Y : ( t) 为 5 月份气温 ( C ) ; Y Z ( l) 为 5 ~ 9 月份降
第 5期 胡良温 等 : 利用祁连圆柏年轮资料重建江河 源区东北部 60 。 余年气候研究
水量 (m m ) ; X , 为当年的年轮指数 ; X , 十 、和 X , 一 :分别
为次年 、 后 2 年的年轮指数 ; t 为使用的气象资料 的
年份 。
上述 两 方程 的相 关 系数 分 别 为 0 . 4 47 5 和
0
.
4 9 1
, 均达到 了 0 . 05 的置信度水平 。
2
.
2 5 月份气温和 5 ~ 9 月份的降水量的重建值与
实测值的拟合程度分析
根据年轮指数序列资料 ,采用式 ( 3) 和 ( 4) 分别
计算了 19 61 年以来 5 月份 气温和 5一 9 月份降水
量 , 其结果见图 3 和图 4 。 从 图 3 和图 4 可以看出 ,
利用年轮指数序列资料较好地重建了同德站逐年 5
月份平均气温和 5一 9 月份期间的降水量 。 拟合值与
实测值虽有差别 ,但均较好地拟合了变化趋势 , 基本
上反映了 5 月份气温的逐渐升高 , 也较好地反映了
5 一 9 月份降水量在 1 9 8 0 年 以前逐渐增加和 1 9 8 0
年以后逐渐减少的变化过程 。 其中对气温的拟合效
果优于降水量 ; 在 1 9 8 。 年以前 ,降水量拟合值的年
际间波动较实际观测值小 。
— .实测值 o b s e r v e d v a l u e :… … :重建值 R e e o n s t r u e t e d v a lu e
uoǐ祠.4一誉。七d>ō目工国
咧书世霉友
2
.
5
1
.
5
0
.
5
一
0
,
5
一
1
.
5
一
2 5
— .实测值 O b s e r v e d v a l u e :- - - 一 :重建值 R e e o n s t r u e t e d v a lu e l 4
l
,
2
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,
0
0
.
8
。ón归ó.dP侧巴日4一V
g、阵到了明
19 6 0 1 9 7 0 1兜 0 1 9 9 0 2 0 0 0
0
.
6
L - es
19 6 0 19 7 0 1 9 8 0 1 9 9 0 2 0 0 0
年份
Y e a r
年份
Y C a r
图 3 江河源区东北部 5 月份气温实测值
与重建值 的相关趋势
F i g
.
3 C o r r e l
a t io n t e n d
e n e y b
e t w e e n o b
s e r v e
d
a n d
r e e o n s t r u e r e d M a y a i r t e m P e r a t u r e i n t h e
n o r t h e a s t o f t h e s o u r e e r e g i o n s o f
Y a n g t s e R i
v e r a n d Y e ll
o w R i
v e r
a n d L
a n t s a n g R iv e r
3 江河源 区东北部历史时期气候变化
的分析
3
.
1 气温变化分析
将 用年轮指数 重建 的逐 年 5 月份平均气 温与
1 9 7 1一 2 0 0 0 年的 5 月份平均气温进行 比较 , 即可得
到逐年 5 月份气温距平 ,其变化情况见图 5 。
由图 5 可知 :
( 1 ) 6 0 0 余年来 ,该 区气温变化表现为暖期和冷
期间隔出现 。 与 1 9 7 1一 2 0 0 0 年 5 月份实测的月平均
气 温相 比 , 正距平 明显 的时段分 别为 1 3 3 0 一 13 5 2
年 、 1 3 8 5 ~ 1 4 6 8 年 、 1 4 8 9~ 1 5 0 3 年 、 1 5 3 2一 1 5 6 5 年 、
14 6 7 ~ 1 7 17 年 、 1 7 8 1一 1 7 9 9 年 、 18 4 1一 1 8 5 5 年 、 8 6 9
~ 1 8 9 0 年 、 1 9 2 0一 1 9 6 0 年和 1 9 9 0 年以后 , 负距平明
显的时段 分别为 1 3 5 2 一 1 3 8 5 年 、 1 4 6 8 一 1 4 5 9 年 、
1 5 7 8 一 1 6 0 3 年 、 1 6 2 0 一 1 6 4 7 年 、 1 7 9 9 一 18 4 1 年 、
图 4 江河源区东北部 5 ~ 9 月份降水量
实测值与重建值的相关趋势
F 19
.
4 C o r r e l a t io n t e n d
e n e y b
e t w e e n o b
s e r v o
d
a n
d
r e e o n s t r u e t e d M a y一 S e p t e m b e r r e l a t iv i t y p r e e i-
p i t a t io n in t h
e n o r th e a s t o f t h e s o u r e e r e g io n s
o
f Y
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v e r a n
d Y
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l lo w R iv e r
a n d I
J a n t s a n g R i
v e r
18 5 5一 1 8 6 9 年 、 1 9 8 1~ 1 9 9 0 年 ,其余时间段 的 5 月
份气温距平大多维持在 。 C 左右 , 与 1 9 71 一 2 0 0 0 年
的 5 月份平均气温基本相同 。
( 2 )气温距平变化的幅度一般为士 1 . O C , 仅有
极 个 别 年 份 超 过 士 2 . o C , 且 最 大 值 不 超 过
士 2 . 3 C 。 5 年滑动平均值一般在士 。 . S C 以内 ,正 、
负距平最大值分别为 1 7 8 5 年的 。 . 7 C 和 1 5 9。 年的
一 0 . S C 。 从整体趋势上看 ,距平值和其 5 年滑动平
均值较大的年份是随机出现的 , 且无连续性 。
( 3) 气温的上升和下降并不连续 , 呈现为无数的
小波动 , 整体上没有明显的上升或下降趋势 。 同时 ,
气温的年际波动值远大于其长期变化值 。 在正距平
出现的时段有个别年份出现了负距平 ;相反 ,在负距
平出现的时段也在个别年份出现了正距平 。
( 4) 自 20 世纪以来 , 5 月份气温变化也表现出
明显的波动性 。 与 1 9 7 1一 2 0 0 0 年 5 月份平均气温相
西北农林科技大学学报 ( 自然科学版 ) 第 34 卷
比 , 2 0 世纪初期 的 5 月份气温较低 , 5 年滑动平均为
负距平 , 最小值为一 0 . 25 C ; 从 20 年代开始 , 气温
逐渐升高 ,到 30 年代达最大值 , 5 年滑动平均最大
值为 。 . 52 C ; 40 一 70 年代 , 气温基本保持距平 , 在
o C 左右上下波动 ; 80 ~ 90 年代 , 气 温维持为负距
平 ; 90 年代以后气温明显上升 , 维持正距平 。
· · ……气温距平 A i r t e m p o r a t u r e d e p a r t u r e ;— 5年滑动平均 M o v in g a v e r a g e in s y e a r s ,fr气城好胜.-:工. 尹护护户
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盈硫:奋、·冷肚、.。找仓资
叨, .g”二,.吃、黔” !! ’ :甲娜!哪鲜瞿` ’ `
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乃刀石.5刃201-0l2
岔néó.d。Pl.duJ工JōV
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13 18 135 8 139 8 14 3 8 14 78 15 18 15 58 15 98 16 3 8 16 78 17 18 17 58 17男 18 38 187 8 19 18 195 8 19 8
年份
Y e a r
图 5 江河 源区东北部 5 月份气温距平的变化趋势
F ig
.
5 V a r ia b l
e r e n d e n e y o f M a y r e m p e r a r u r e d e p a r t u r e i n t h e n o r t h e a s t o f s o u r e e r e g io n s
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a n g t s e R i v e r
,
Y e l l
o w R iv e r a n d L
a n t s a n g R iv e r
3
.
2 降水 t 变化分析 水量 。 将逐年的降水量与 19 7 1一 2 0 0 0 年相应时段的
根据年轮指数与近 40 年实测降水量 的相关关 平均降水量相除 , 即可得到逐年的相对降水量 ,其变
系 , 可以重建江河源区东北部历史时期 5~ 9 月份降 化情况见图 6 。
1
.
2
1
.
0
0
.
8
0
.
6
;二: 位
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硬
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5 一 9月相对降水量 R e la t iv e p r e e ip i t a t i o n i n m o n th s 一9 ;
5年滑动平均 M o v in g a v e r a g e i n s y e a r s
溯uo一1忍五ǐ。ód>树.1国绍书生幼二一份
13 18 1358 139 8 143 8 147 8 15 18 155 8 159 8 16 38 】6 78 17 18 1758 ! 7 98 18 38 187 8 19 18 195 8 199 8
生份
Y e a t
图 6 江河源 区东北部 5一 9 月份相对降水量 的变化趋势
F 19
.
6 V a r ia b l
e t e n d e n e y o f M a y 一 S e p t e m b e r r e la t i v e l y p r e e ip it a t io n in t h e n o r r h e a s t o f s o u r e e r e g i o n s
o
f Y
a n g t s e R iv e r
,
Y
e
l l
o w R i
v e r a n
d L
a n t s a n g R i
v e r
由图 6 可知 : 1 9 7 0 年和 19 8 7 年以后 。 由此可知 , 60 0 余年来相对
( 1) 与气温变化相似 , 5 ~ 9 月份降水量的变化 降水量小于 1 . 。 的时间较相对降水量大于 1 . 0 的时
也表现为波动上升或波动下降两种变化趋势 。 其 中 间长 , 说明 1 9 7 1一 2 0 0 0 年 5 ~ 9 月份降水量的平均
相对 降水 量 > 1 . 0 的时段分别 为 1 3 5 1一 13 8 2 年 、 值较历史时期高 , 即该地 目前正处于降水量较多的
1 4 6 7 一 14 8 1 年 、 1 5 6 4 ~ 1 5 9 8 年 、 1 6 2 0 ~ 16 4 3 年 、 时段 。
1 7 9 8 ~ 25 3 6 年 、 1 9 7 0一 1 9 5 7 年 ; 相对降水量 < 1 . 0 ( 2 )逐年相对降水量一般为 0 . 5一 1 . 1 , 5 年滑动
的时段分别为 1 3 2 8 ~ 1 3 5 1 年 、 1 3 8 2 ~ 1 4 6 7 年 、 1 4 8 1 平均 为 0 . 9 0一 1 . 0 5 , 1 7 8 4 年相 对降 水量最小 , 为
~ 1 5 0 4 年 、 1 5 9 8一 1 6 2 0 年 、 1 6 4 3 ~ 1 7 9 8 年 、 18 3 6 ~ 0 . 7 6 4 8 , 较 1 9 7 1一 2 0 0 0 年卜 9 月份平均降水量少
第 5期 胡 良温等 :利 用祁连 圆柏年轮资料重建江河源 区东北部 60余年气候研究 1 1 3
2 3
.
5 2% ;1 98 3年相对降水 量最高 , 为 1 . 3 8 9 5 , 较
1 9 7 1一 2 0 0 0 年 5 ~ 9 月份平均降水量多 3 8 . 5 9% 。
( 3 ) 2 0 世纪 以来 5 ~ 9 月份相对降水量 的变化
情况为 : 世纪初 的前 10 年 , 相对 降水量维持在 1 , o
左右 ; 此后降水量开始下降 , 至 20 年代末降至最低
值 ,这与 1 9 2 8一 1 9 2 9 年青海出现大旱的历史记录相
一致川 ; 30 年代开始相对降水量逐渐增多 ,到 40 年
代初达到 1 . 0 左右 ; 50 ~ 60 年代相对降水量略小于
1
.
0
,且 比较少变 ; 70 年代以后相对降水量又逐渐增 `加且大于 1 . 。 、 并于 1 9 8 3 年达到最大值 ; 80 年代 中
期至 9 0 年代初期相对降水量持续下降 , 90 年代 中
期以来 ,相对降水量又有略微增加的趋势 。
4 结 论
江河源区东北部 60 0 余年来的气温变化可划分
为若干暖期和冷期 ,这些时期是间隔出现的 。气温距
平的变化幅度一般为士 1 . o C , 5 年滑动平均值一
般为士 0 . S C 。 从整体趋势上看 ,距平值和其 5 年滑
动平均值较大的年份是随机出现的 , 没有连续性 。气
温的上升和下降也没有连续性 ,呈现出无数小波动 ,
整体上没有明显的上升或下降趋势 。 气温的年际波
动值远大于其长期变化值 。 5 ~ 9 月份降水量的变化
也表现为波动增减的变化趋势 ,可划分为若干多雨
期和少雨期 。 逐年相对降水量一般为 0 . 8~ 1 . 1 , 5 年
滑动平均为 0 . 90 一 1 . 05 。 60 0余年来相对降水量小
于 1 . 0 的时间较相对降水量大于 1 . 0 的时间长 , 说
明 ,l 9 71 ~ 2 0 0 0 年 5~ 9月份平均降水量较历史时期
高 , 即该地 目前正处于降水量较多的时段 。
本研究重建的江河源区历史时期气候与唐兴成
等闭 、 王亚军等川重建的青藏高原其他地 区历史时
期气候变化趋势有一定的相似性 , 说明在近几百年
来虽然不 同地点气候变化的具体细节有一定 的区
别 ,但总体趋势基本相同 。
[参考文献 ]
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S t u d y o n r e e o n s t r u e t e d e l im
a t e e h a n g e in m o r e t h a n 6 0 0 y e a r s u s in g t h e
t r e e r i n g d a t a o f Q i l i a n C y p r e s s i n t h e n o r t h e a s t o f t h e s o u r e e r e g io n s
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i n t h e a r e a i n m o r e t h a n 6 0 0 y e a r s
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r t u r e w a s 士 1 . 0 C . I t s
s a m o v i n g a v e r a g e w a s i n t h e
r a n g e o f 士 0 . 5 C . T h e a s e e n d a n t a n d d e s e e n d a n t o f a i r t e m p e r a t u r e w a s n o t
e o n t i n u o u s
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r t h a n t h e v a r ia b l e v a l u e
o v e r a l o n g p e r i o d o f t im e
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T h e v a r ia b l e r a n g e o f
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8一 1 . 1 . A n d i t s
s a m o v i n g a v e r a g e w a
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90 一 1 . 0 5 . T h e t e r m o f r e la t i v e p r e e i p i t a t i o n < 1 . 0 w a s s h o r t e r
t h a n t h a t > 1
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K e y w o r d s : t h e s o u r e e r e g io n
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r i n g ; e l im a t e e h a n g e