青藏高原东南部比如与昌都千年树轮年表与气候变化

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在全球气候变暖的大背景下,作为气候变化的敏感区,青藏高原气候系统对全球变化的响应,会对在高原巨大热力学作用影响下的相关地区的生态系统、人类活动产生重大影响。青藏高原现有的观测气象资料只有短短几十年,为了更全面深刻的认识青藏高原的气候变化历史,需要进行长时间尺度的历史气候研究。树木年轮具有分布广泛、易于获取、便于测量、定年准确、分辨率高、连续性强等特点,是重要的历史气候研究代用资料。千年老树在天然森林中是非常稀有的,长度超过千年的树木样本是非常宝贵的研究资料。本文通过在青藏高原东南部的那曲地区比如县和昌都地区昌都县开展树轮气候学研究,成功建立了两个地区的树轮宽度千年年表,并以此重建了比如地区过去近千年(AD1080-2010)的湿度变化历史和昌都地区过去千年(AD924-2009)的冬季温度变化历史。在气候重建的基础上,着重分析了两个地区千年气候在低频、高频、周期上的变化特征:划分千年气候变化历史时期,分析极端事件分布规律,寻找显著变化周期;并对影响较大的大干旱事件的发生时间、影响范围、剧烈程度进行探讨。  比如的湿度重建记录显示,在AD1260s-1460s,该地区发生了一次持续近200年的大干旱事件,在AD1630s-1690s又发生了第二次持续时间约70年的大干旱事件。长达200年的大干旱事件被青藏高原上的多个重建资料所记录,是泛青藏高原南部广泛存在的现象。在AD1600年之后,比如极端干旱年的数量明显增多:过去千年中,76.7%(23/30)的极端干旱年份分布在最近400年内。在林周地区的水分记录中也发现了类似趋势,说明这一极值年的分布变化可能是发生在青藏高原上比如-林周附近区域内的共同规律。在过去1000年中,比如湿度变化存在着稳定显著的128年周期。17世纪开始后,2-8年的显著周期突然增多,与极端干旱事件开始增多的时间点相吻合。南亚季风内部结构进化引起的其和ENSO在青藏高原东南部耦合方式的重新组合可能是该地区最近400年来极端干旱事件频次和湿度变化周期发生了改变的原因。比如湿度重建具有良好的区域代表性,主要的代表区域为30°N-35°N,90°E-98°E。通过分析发现,比如地区五六月份的水汽主要输入来源很可能是经过孟加拉地区迂回北上的携带印度洋水汽的南亚季风。在南北湿度差异历史上的探讨中发现,五个半世纪之前,在AD1080s-1110s也发生了一次南湿北旱的情况;AD1310s-1440s是过去一千年中,持续时间最长、程度最大的南干北湿的时期。  昌都树轮宽度年表中包含了两种主要的气候信号,冬季温度(前一年10月至当年1月)(r=0.69,n=55,p<0.01)和5月的湿度(SPEI)(r=0.60,n=52,p<0.01)。两种信号偏重存在于年表的不同频率上:冬季最低温度更多的存在于低频变化上,而湿度信号更偏重存在于年表的高频信息中。昌都冬季最低温重建低频曲线显示在AD920s-1250s是以百年长度的冷冬为主导,期间在AD950s-990s和AD1030s-1080s穿插了两个短暂十年长的暖冬;在AD1390s-1420s,AD1450s-1500s,AD1600s-1680s,AD1720s-1760s发生了四个短的冷冬;持续的暖冬发生在AD1230s-1900s。AD1220-1570是昌都极值年的空白区域,说明AD1220-1570是过去千年中昌都气候最为稳定的时期,没有发生极寒或者极暖的冬季。周期分析显示,在AD1220之后昌都冬季最低温存在一个约256年的稳定周期;在AD1250-1600中,之前和之后都连续存在的2-8年和80-100年的显著周期都出现了断代,与极值年的空白期对应。昌都冬季最低温与北半球温度有两个相对稳定的变化一致的时期AD1130-1180和最近50年,这可能是因为在全球气候变化处于同一大趋势的期间,全球性的驱动因子使得温度变化的地区性差异降低,从而使两者出现协同的变化。  通过本文中在青藏高原东南部比如和昌都开展的树轮气候学研究,使人们加深了对比如湿度和昌都温度千年变化历史的认识,认清了干湿(冷暖)时期、极值年的分布规律以及气候变化周期,并进一步对可能的气候驱动机理做了一些尝试性的探讨。在本地区的树轮气候学研究工作增加了青藏高原上的第一手气候研究数据的积累,为下一步全面而深刻地认识青藏高原气候历史、预测气候未来变化做出了积极贡献。
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