收藏本站
《兰州大学》 2008年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

祁连山树木年轮记录的千年湿度变化及其驱动机制研究

张永  
【摘要】:祁连山位于欧亚大陆内部,属温带半干旱区,对全球气候变化响应十分敏感。作为重要的地理气候分界线,在我国自然地理上占有非常重要的地位。该区域深居内陆,远离海洋,气候较为干旱,尤其是低海拔地区,多为荒漠、草原和戈壁景。祁连山的森林也被干旱荒漠、半荒漠、草地、沙漠和盐碱地所包围,树木生长对气候变化非常敏感。 随着区域气候变化及人类活动加剧,该区生态环境也日趋恶化。表现为森林、灌丛退化;冰川退缩、雪线上升、水资源危机;生物多样性下降;也严重影响到了当地的经济活动。故祁连山区气候变化的规律及环境恶化的原因和机制,已不仅是具有重要意义的科学问题,同时是制定该区可持续性发展战略的重要决策依据。而要解决这一问题,我们首先要从分析该区历史时期气候变化的过程及规律入手。 树木年轮气候学以其精度高、连续性强、分布广泛及样本易得等优势,在该区研究中正被广泛采用。20世纪70年代和90年代,在祁连山发现近千年的树木年轮,展现了在该区进行长尺度树木年轮研究的潜力。本文选取祁连山东部-武威皇台(YKS)、中部.张掖肃南(两个样点HYG、GJG)和西部.酒泉祁丰(SMZ)的森林下限的四个树轮宽度指数序列用于该地区的气候变化研究。利用最长的中部HYG长序列对过去千年来的干旱指数进行重建分析,并利用其它较短的年表对比分析了祁连山区东、中、西部的差异。同时收集了来自天山、青藏高原以及华山、贺兰山的部分树轮序列,进行湿度变化的空间格局分析,并与全球海表温数据进行相关分析,以期对区域湿度变化的驱动机制有个更清晰的认识,特别是祁连山地区湿度变化影响机制。主要得出了以下结论: 1、来自祁连山东中西部的四个树轮样点的样芯敏感性都比较高,样芯间一致性好,为提取稳定可靠的区域气候变化信息提供了保证。四组样芯组内样芯间相关系数的均值约为0.6,其中西部SMZ样点(0.84)相关最高,东部的YKS样点(0.36)相关较低,四个样点所有样芯放到一起,80%以上样芯与主序列的相关系数大于0.6。相比较而言,西部的树木生长对气候的响应较东部敏感,可能源于祁连山区自东向西水分逐渐递减,树木生长环境越来越恶劣,湿度变化对树木的生长影响越来越大。 按照国际树轮学研究标准分别建立各个采样点的树轮宽度年表,选取样本总解释量(EPS)大于0.85时的样本量作为复本要求的最低样本量以保证年表信息的可靠性,最终确定可靠年表长度。四个年表统计特征的显示:祁连山东部的年表敏感度低于西部的年表,年表公共区间主要特征值对比也发现相同的结果。树轮年表与临近气象站点的温度、降水数据以及帕尔默干旱指标(Palmer droughtseverity index,PDSI)栅格点数据的相关分析结果表明:研究区树木生长与温度和降水都有联系,但与干旱指标的相关最为显著。同时气象站点的海拔位置一般低于采样点海拔高度,这对相关分析结果影响较大。 2、利用帕尔默干旱指数(PDSI)全球数据库,选取覆盖中国西北地区的56个PDSI栅格点数据,对1953-2003年间各个季节均值和年平均值进行旋转经验正交函数(REOF)分析,以了解仪器记录的50年来西北地区的湿度空间变化的地域分异特征。REOF空间分区结果发现西北地区各个季节均值和年均值均表现出较为一致的主要空间异常型,依据PDSI年均值数据可以将中国西北地区划分为5个空间型:北疆型、南疆型、高原北部型、蒙古西部型以及西北东部型。各个空间型特征点的PDSI序列及二项式拟合对比发现西北东部、西部存在完全相反的干湿变化:西北西部主要受西风影响,自80年代开始有逐渐变湿的趋势;西北东部主要受亚洲季风的影响,有逐渐变干的倾向,特别是夏秋季,西北地区东南部变干的趋势更加明显。西北地区受西风、亚洲季风以及青藏高原的共同影响,在全球变暖的情景下,不同区域的干湿状况的响应存在较大的差异。 选取亚洲中部干旱区、亚洲季风区以及两者过渡区域的较为典型的和湿度相关的已发表的树轮序列,对过去150年的湿度变化进行了区域对比分析。结果表明在过去的150年中,位于亚洲季风区和过渡区范围内的树轮序列对亚洲夏季风强度变化响应极为敏感,但是不同的时期东亚季风、印度季风两个亚洲季风子系统对各样点影响的强度却有差异,其长期变化和亚洲中部干旱区样点序列的变化完全不同。在最近的150年中,主要受印度季风影响区的湿度变化似乎与西风系统存在一定联系。同时,在最近的50年来,位于季风区和过渡区的样点,除了贺兰山区树轮序列之外,其它均表现为干-湿-干的变化趋势,在80年代后期变干趋势增强,可能与近年来亚洲季风减弱有很大的关联。而且各个区域的湿度变化趋势与PDSI所反映的西北地区湿度变化情况非常一致,具有在更长时间尺度和更广的空间范围内研究湿度变化的巨大潜力。同时树轮序列间的空间对比显示了历史文档记录的过去120年来两次严重的干旱事件。由此可见,不同区域的树木年轮异常生长的共时性可以很好的用于重建历史时期异常的旱涝事件,能为评估历史时期的旱涝事件提供更为详细客观的依据。 3、在更长的时间尺度上,利用来自祁连山中部的千年树轮年表序列,通过校准西北地区56个PDSI栅格点数据的REOF分区信号,重建了西北地区中南部公元775年以来的区域帕尔默干旱指数。重建结果表明,过去千年来西北中南部地区干湿变化频繁,极端的旱涝现象比较常见,不过严重的旱灾在整个时期均存在,而严重的涝灾集中出现在序列的两端。干湿变化的波动在不同时期存在很大的差别,表现为暖期(中世纪暖期,900-1300年;二十世纪变暖,1900年以后)存在大幅低频的干湿波动,而冷期(小冰期,1300-1850年)存在小幅高频的干湿波动特征。从整体上看,西北中南部地区过去千年来呈暖湿冷干的气候状况。干旱重建序列成功的反映了过去500年来历史文献中记录的西北地区的几次严重的持续的干旱事件。另外,从干旱事件发生的频率以及持续时间上看,1920-30年代的西北地区干旱事件在过去千年中也许并不是最严重的,公元840-880和1100-1127年间的干旱事件情况似乎更为严重。这些严重的干旱事件对人类生活和社会结构造成了巨大的影响。 4、多窗谱分析和小波分析表明祁连山中部地区在过去的千年中存在准2-3年的短周期,以及30-50年,70-120年的长周期,整个序列都存在的短周期,可能与亚洲季风系统存在一定的关联;而主要位于序列两端的长尺度周期可能与太阳活动有关。同时收集了来自季风区、西风区的气候代用指标进行了对比研究,探讨分析气候变化的可能的驱动机制,结果显示:在过去的千年,影响祁连山中部地区的气候系统是不断变化的,情况较为复杂。整体上看,在公元1350年之前,该区域树木生长受东亚夏季风的影响更为显著,而在1550之后,西风的作用加强,祁连山中部树轮序列受西风以及东亚夏季风的共同影响,特别是在最近的100年中,西风的作用似乎更为强烈。 不同区域的树轮序列与全球4-6月的海表温均值之间的相关分析结果也显示在过去的120年中,亚洲中部干旱区的天山样点受西风的持续控制,华山样点、贺兰山样点受东亚季风的影响,都兰、治多样点主要受印度季风的影响。而祁连山的情况最为特殊,中西部地区在过去的120年中可能更多的受印度季风的影响,而东部与东亚夏季风联系更为紧密。
【学位授予单位】:兰州大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:P467

手机知网App
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 蓝永超,康尔泗;河西内陆干旱区主要河流出山径流特征及变化趋势分析[J];冰川冻土;2000年02期
2 丁永建,叶佰生,刘时银;祁连山中部地区 40a来气候变化及其对径流的影响[J];冰川冻土;2000年03期
3 勾晓华,陈发虎,王亚军,邵雪梅;利用树轮宽度重建近280a来祁连山东部地区的春季降水[J];冰川冻土;2001年03期
4 马明国,角媛梅,程国栋;利用NOAA-CHAIN监测近10a来中国西北土地覆盖的变化[J];冰川冻土;2002年01期
5 施雅风,沈永平,胡汝骥;西北气候由暖干向暖湿转型的信号、影响和前景初步探讨[J];冰川冻土;2002年03期
6 俞亚勋,王劲松,李青燕;西北地区空中水汽时空分布及变化趋势分析[J];冰川冻土;2003年02期
7 康兴成,程国栋,陈发虎,勾晓华;祁连山中部公元904年以来树木年轮记录的旱涝变化[J];冰川冻土;2003年05期
8 喻树龙,袁玉江,金海龙,崔宇,刘斌,林春亮;用树木年轮重建天山北坡中西部7~8月379a的降水量[J];冰川冻土;2005年03期
9 易亮;刘禹;宋惠明;李强;蔡秋芳;杨银科;孙军艳;;山西芦芽山地区树木年轮记录的1676 AD以来5~7月温度变化[J];冰川冻土;2006年03期
10 彭剑峰;勾晓华;陈发虎;刘普幸;张永香;张永;田沁花;;阿尼玛卿山不同海拔祁连圆柏树轮宽度年表特征对比分析[J];冰川冻土;2006年05期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 汪志国;;近代安徽自然灾害与人口的变化[J];安徽大学学报(哲学社会科学版);2008年05期
2 方惠敏;;生物入侵及入侵进化生物学[J];安徽大学学报(自然科学版);2006年02期
3 罗亚平;朱义年;蔡湘文;刘杰;钟学梅;林炳营;;叶面肥施用生态效益的研究[J];安徽农学通报;2005年06期
4 李军红;;安徽天堂寨针叶林群落结构特征的初步研究[J];安徽农学通报;2007年20期
5 马英洁;秦涛;张爱玲;张贵明;于江;;昌乐县近49a气候变化特征分析[J];安徽农学通报(上半月刊);2010年11期
6 张维军;余殿;;宁夏中部干旱带盐中高速公路建设的生态环境问题与对策[J];安徽农学通报(上半月刊);2011年17期
7 梁莉;;雪峰山(怀化段)植物群落的数量分类研究[J];安徽农学通报(上半月刊);2012年07期
8 高晖;吴学明;刘玉萍;张彦芬;;青海省东部农业区救荒野豌豆资源储量及开发利用前景研究[J];安徽农业科学;2006年05期
9 刘彩红;余锦华;王黎俊;;近44年青海东部农业区夏季降水变化特征及突变分析[J];安徽农业科学;2007年21期
10 沈良芳;高荣斌;吕军;李勇;李捷;张强;;江苏省帕尔默干旱指数的研究[J];安徽农业科学;2007年28期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 ;Changes in hot days and heat waves in China during 1961-2007[A];2012北京气象学会中青年优秀论文评选论文集[C];2012年
2 张爱英;任国玉;郭军;王颖;;近30年我国高空风速变化趋势分析[A];2012北京气象学会中青年优秀论文评选论文集[C];2012年
3 韦道明;李崇银;高耀庭;;西太平洋副热带高压东西位置变动及其影响[A];2012北京气象学会中青年优秀论文评选论文集[C];2012年
4 张爱英;任国玉;周江兴;初子莹;任玉玉;唐国利;;中国地面气温变化趋势中的城市化影响偏差[A];2012北京气象学会中青年优秀论文评选论文集[C];2012年
5 赵瑞霞;张宏;吴国雄;李伟平;石爱丽;;中国东部初春水分循环季节推进过程的年代际突变[A];2012北京气象学会中青年优秀论文评选论文集[C];2012年
6 贺映娜;高翔;马新萍;;米仓山植被覆盖及其生长季变化研究[A];2011中国环境科学学会学术年会论文集(第四卷)[C];2011年
7 王万里;刘耀林;杨宏青;王学雷;侯浩波;王祖武;邓南圣;蔡述明;任福民;吴小平;王卫国;谢应齐;;能量平衡如何影响反气旋脊点水平位移[A];2011中国环境科学学会学术年会论文集(第四卷)[C];2011年
8 戴锦;;生态化的产业结构[A];黑龙江省生产力学会年会论文集下册[C];2007年
9 张俊洁;薛金辉;郭明搏;姬鸿丽;;栾川县近50年降水变化趋势分析[A];经济策论(下)[C];2011年
10 张新刚;;近52年来焦作市降水变化趋势分析及突变检验[A];经济策论(下)[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 魏立新;北极海冰变化及其气候效应研究[D];中国海洋大学;2008年
2 刘金婷;多陆面模式、多驱动场对新疆地区陆面过程模拟研究及结果集成[D];中国海洋大学;2010年
3 郑小童;热带印度洋海表温度主模态的长周期变化及对温室气体增加的响应[D];中国海洋大学;2010年
4 方长芳;全球变暖对北太平洋年代际变化的影响及可能机制研究[D];中国海洋大学;2010年
5 王润元;中国西北主要农作物对气候变化的响应[D];兰州大学;2010年
6 方克艳;近400年来西北地区气候变化的树轮记录研究[D];兰州大学;2010年
7 张科;西部地区纹层湖泊高分辨率孢粉记录的晚全新世环境变化[D];兰州大学;2010年
8 赵洪涛;甘肃中南部滑坡、泥石流灾害机制及防灾可持续发展研究[D];兰州大学;2010年
9 程方;清代山东农业发展与民生研究[D];南开大学;2010年
10 邓睿;多源遥感数据和GIS支持下的台风影响研究[D];浙江大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 杨慧君;循环水养殖池塘浮游生物群落结构变化规律的研究[D];华中农业大学;2010年
2 唐全;黄河三角洲刺槐白蜡混交林与纯林生长衰退差异性及成因[D];山东农业大学;2010年
3 宛琼;小麦白粉病菌群体对温度敏感性及寄生适合度研究[D];安徽农业大学;2010年
4 胡冬冬;普陀苔草等6种海岛野生观赏植物扩繁技术与抗逆性研究[D];浙江农林大学;2010年
5 陈晓娟;胶州湾中部海域无脊椎动物群落结构及多样性变化研究[D];中国海洋大学;2010年
6 柴晶品;北半球冬季阻塞活动长期变化的研究[D];中国海洋大学;2010年
7 张婕;风—浪要素的全球分布特征研究[D];中国海洋大学;2010年
8 田莹;南海夏季风爆发指数及其对中国降水影响的研究[D];中国海洋大学;2010年
9 隋晓霞;北太平洋热带辐合带区上升运动的季节和年际变化特征[D];中国海洋大学;2010年
10 于毅;热带西太平洋大气季节内振荡与EL Nino关系研究[D];中国海洋大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 罗格平,袁玉江;巴里坤盆地现代气候波动及近250年来的冷暖变化[J];冰川冻土;1991年01期
2 袁玉江,韩淑媞;北疆500年干湿变化特征[J];冰川冻土;1991年04期
3 刘纯平,姚檀栋,ThompsonL.G.,DavisM.E.;敦德冰芯中微粒含量与沙尘暴及气候的关系[J];冰川冻土;1999年01期
4 丁永健,叶佰生,周文娟;黑河流域过去40a来降水时空分布特征[J];冰川冻土;1999年01期
5 袁玉江,李江风;天山乌鲁木齐河源450a冬季温度序列的重建与分析[J];冰川冻土;1999年01期
6 康兴成,张其花,Lisa J. GRAUMLICH,Paul.SHEPPARD;利用树轮资料重建青海都兰地区过去1835年的气候变化[J];冰川冻土;2000年01期
7 刘潮海,施雅风,王宗太,谢自楚;中国冰川资源及其分布特征——中国冰川目录编制完成[J];冰川冻土;2000年02期
8 袁玉江,叶玮,董光荣;天山西部伊犁地区314a降水的重建与分析[J];冰川冻土;2000年02期
9 康尔泗;我国寒区和干旱区水文研究的回顾和展望(英文)[J];冰川冻土;2000年02期
10 王根绪,沈永平,程国栋;黄河源区生态环境变化与成因分析[J];冰川冻土;2000年03期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张顺利,陶诗言;青藏高原积雪对亚洲夏季风影响的诊断及数值研究[J];大气科学;2001年03期
2 刘普幸,勾晓华,张齐兵,陈发虎;国际树轮水文学研究进展[J];冰川冻土;2004年06期
3 刘广深,戚长谋,林学钰;树轮──流域径流变化的记录[J];长春科技大学学报;1997年03期
4 沈吉,陈毅风;南京地区近二十年来雪松树轮的稳定碳同位素与气候重建[J];植物资源与环境学报;2000年03期
5 钱君龙,邓自旺,屠其璞,王苏民,王国祥,黄耀生;天目山柳杉树轮δD年序列及其气候含义[J];中国科学D辑;2001年05期
6 何吉成,王丽丽,邵雪梅;漠河樟子松树轮指数与标准化植被指数的关系研究[J];第四纪研究;2005年02期
7 刘禹,刘荣谟,孙福庆;树轮稳定碳同位素与全球变化研究[J];地球科学进展;1989年06期
8 陈拓,秦大河,李江风,任贾文,刘晓宏,孙维贞;新疆昭苏云杉树轮纤维素δ~(13)C的气候意义[J];冰川冻土;2000年04期
9 孙艳荣,穆治国,崔海亭;全球变化研究中的同位素地球化学[J];北京大学学报(自然科学版);2001年04期
10 李大心;通过树轮阅读地震史[J];地质科技情报;1983年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 汪佳伟;汤绪;陈葆德;;全球变暖对亚洲夏季风北边缘带影响的数值试验研究[A];第27届中国气象学会年会副热带季风与气候变化分会场论文集[C];2010年
2 张永红;葛徽衍;;陕西省汛期降水的旋转经验正交函数(REOF)分析[A];2004年全省气象学术交流会论文集[C];2004年
3 李超凡;陆日宇;董步文;;ENSEMBLES Stream1对亚洲夏季风预测能力的初步评估[A];“海洋动力过程与天气、气候变化”联合学术年会论文摘要集[C];2009年
4 赵志琦;徐海;;树轮Pb同位素示踪大气Pb污染历史的可行性——来自贵阳附近几个树轮数据的佐证[A];中国矿物岩石地球化学学会第12届学术年会论文集[C];2009年
5 唐亚平;李忠娴;李岚;孙丽;;基于REOF方法的辽宁气候舒适度区域特征分析[A];第27届中国气象学会年会气候环境变化与人体健康分会场论文集[C];2010年
6 司继涛;;穿越文化,透视中英方位观之差异[A];第三届广西青年学术年会论文集(社会科学篇)[C];2004年
7 梁瑞驹;王芳;杨小柳;陈敏建;王浩;;中国西北地区的生态需水[A];中国水利学会2000学术年会论文集[C];2000年
8 孙艳荣;崔海亭;穆治国;刘鸿雁;李平日;谭惠忠;刘玉琳;;广东现代樟树树轮纤维素的碳同位素与El Nio事件的关系[A];同位素地质新进展:技术、方法、理论与应用学术研讨会论文(摘要)集[C];2003年
9 汤绪;梁萍;汪佳伟;陈葆德;;2009年亚洲夏季风北边缘监测与天气气候特征[A];第五届副热带气象学术业务研讨会论文摘要汇编[C];2009年
10 丁一汇;孙颖;王遵娅;朱玉祥;宋亚芳;;亚洲夏季风的变化及其对中国水资源的影响[A];Collection of 2009 International Forum on Water Resources and Sustainable Development[C];2009年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 通讯员 毛晨熙 记者 林侃;福清打造海西风电基地[N];福建日报;2010年
2 ;西风科技进军网络市场[N];中国计算机报;2000年
3 宫惠民,杨超,赵正;西风东进 跨国公司影响中国[N];中国经营报;2005年
4 本报记者 郭志明;波导三招儿紧急抗“西风”[N];中国企业报;2005年
5 文/包冉;东风西风[N];计算机世界;2004年
6 记者 王小波;旗卷西风:移动通信高歌猛进[N];人民邮电;2003年
7 本报记者 李舫;天山·古道·东西风[N];人民日报;2003年
8 储劲松;匹马壮,侠风凛[N];中华工商时报;2006年
9 秦 涛 记者 王娅莉;名优商品东风更比西风强[N];中国质量报;2004年
10 渊默;西风吹书读哪页[N];中国文化报;2002年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张永;祁连山树木年轮记录的千年湿度变化及其驱动机制研究[D];兰州大学;2008年
2 商志远;树轮δ~(13)C变化特征的多角度分析[D];南京师范大学;2011年
3 方克艳;近400年来西北地区气候变化的树轮记录研究[D];兰州大学;2010年
4 何春;亚洲夏季风建立的季节进程及机理研究[D];南京信息工程大学;2006年
5 崔洋;青藏高原陆面过程与亚洲夏季风系统联系的研究[D];兰州大学;2010年
6 周晓霞;亚洲夏季风水汽输送特征及其与中国降水关系的研究[D];南京信息工程大学;2007年
7 高诗珠;中国西北地区三个古代人群的线粒体DNA研究[D];吉林大学;2009年
8 陈建徽;我国内陆干旱区过去千年来湿度变化的摇蚊记录及其对比[D];兰州大学;2009年
9 王慧;青藏高原正涡度源的形成及其对中国东部梅雨的影响[D];南京信息工程大学;2005年
10 李曦;中国西北地区农业水资源可持续利用对策研究[D];华中农业大学;2003年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 夏阳;大兴安岭新林地区樟子松树轮δ~(13)C的气候意义[D];南京师范大学;2011年
2 段海静;开封市杨树年轮重金属积累序列及其EKC分析[D];河南大学;2011年
3 李漠岩;阿勒泰西部树轮气候序列的重建与分析[D];新疆师范大学;2012年
4 成瑞琴;山东塔山黑松等针叶树年轮δ~(13)C方位变化规律及成因探讨[D];山东师范大学;2012年
5 朱一鸣;中国西北地区非综合征型耳聋常见聋病基因突变图谱的绘制及分析[D];兰州大学;2010年
6 刘曦;温度和湿度对可燃物平衡含水率的影响研究[D];东北林业大学;2007年
7 程李华;中国西北地区新农村建设探析[D];新疆大学;2009年
8 王宝鉴;东亚夏季风异常与西北地区干旱关系分析研究[D];南京气象学院;2003年
9 赵子征;中国西北地区节能型日光温室蔬菜生产气候区划[D];中国农业大学;2005年
10 丛菁;越赤道气流年(代)际变化及其与亚洲夏季风和半球际相互作用的联系[D];南京信息工程大学;2007年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026