树木年轮稳定碳同位素与气候变化--以西藏林芝和祁连山地区为例
文献类型：学位论文
| 作者 | 刘晓宏 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2003 |
| 授予单位 | 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所 |
| 授予地点 | 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所 |
| 导师 | 秦大河 |
| 关键词 | 林芝地区 祁连山中部 喜马拉雅冷杉 林芝云杉 祁连园柏 树木年轮 稳定碳同位素 气候变化 |
| 其他题名 | Stable Carbon Isotope in Tree-rings and Climate Change A Case Study of Nyingchi Region and Qiiianshan Mountains |
| 中文摘要 | 树木年轮以其精确度高（l年或小于1年）、连续性强、分布广泛及样本易得等优势，已被大量应用于历史时期温度和降水等气候要素的重建，成为国际CLIVAR和PAGEs计划的重要技术手段之一。树木年轮引3c研究被广泛用于探讨古气候波动、大气圈过去CO_2一浓度恢复和全球碳循环。在不同气候条件下，树轮宽度和δ~(13)C对气候环境变化的响应有 一所不同，从不同类型气候区的树轮宽度和树轮613C变化来获取过去气候变化信息是本文的研究思路。本文以西藏林芝地区和祁连山中部树轮宽度和δ~(13)C为技术手段，分析了树轮宽度变化和δ~(13)C变化所反映的气候环境变化信息，得到以下结论：喜马拉雅冷杉和林芝云杉年轮δ~(13)C序列记录了大气CO_2浓度升高引起大气CO_2的δ~(13)C下降的全球性趋势，但两者的响应程度不同。冷杉和云杉年轮δ~(13)C高频变化包含共同的气候环境变化信息，但在细节变化上存在差异。将喜马拉雅冷杉别3C序列去除大气CO_2浓度升高导致大气CO_2的δ~(13)C下降和生长趋势的影响后，建立残差序列△~(13)C。△~(13)C的高频振荡与该地区的上一年9-11月降水和相对湿度存在极好的相关性，并存在很强的滞后效应。通过建立回归方程重建了该区域的秋季（9-11月）相对湿度序列，解释方差达37.9％。重建相对湿度序列表明公元1800年前相对湿度变化周期较短、变幅较小，1800～2000年间则相反。祁连山中部地区森林上限的树木生长主要受温度变化的影响，年轮宽指数序列中主要包含温度变化信息，对树轮生长影响最大的气候因子为前一年12月一当年4月平均温度。祁连圆柏轮宽标准指数序列反映的温度变化很好表现了小冰期降温特征及20世纪的全球气温持续变暖趋势。与祁连山敦德冰芯6180所反映温度变化进行比较说明，冰芯和树轮记录所记录的温度变化趋势基本一致。轮宽序列表现出的冷暖特征与北半球温度变化存在较好的一致性，表明祁连山地区气候变化不仅受区域条件的影响，而且对全球气候变化做出了响应。功率谱分析表明，祁连山中部气候变化存在较长的变化周期和显著的2一3年的短期气候波动。对祁连园柏树轮不同方位δ~(13)C分析表明，树皮、树叶和木质间δ~(13)C值有明显的差异。树皮最低，木质最高。树木不同方位的δ~(13)C也有明显的不同。但木质δ~(13)C随高度变化而没有差异，说明叶片通过光合作用合成的有机质在沿树干向下运输时不存在同位素的分馏效应。不同海拔高度祁连园柏年轮δ~(13)C与大气CO_2中δ~(l3)C的对比表明，大气CO_2中δ~(13)C和年轮δ~(13)C均表现出过去200年来的明显下降趋势。海拔2900米、3200米和3550米年轮δ~(13)C表现出比较一致的趋势，在1920年左右均有比较明显的突变过程，可能与高原季风在1921年的转换有关。不同海拔年轮δ~(13)C下降幅度不同，海拔3550米和2900米年轮样品δ~(13)C下降幅度较大，达3.698％。和3.308％。海拔3500米和3450米样品δ~(13)C变化幅度较小，为2.721编和2.287％，表明不同海拔树木生长对气候、环境变化的响应存在一定差异。在不同海拔高度上，对树轮δ~(13)C影响最显著的气候因子为1一2月的平均最低温度和6-9月的降水。随着海拔的升高，温度因子对δ~(13)C的贡献增加。温度与年轮δ~(13)C的关系随海拔增高，愈加密切。在海拔3550米时，温度效应的解释方差量达到最大，分别为68.2％和71.1％（分别对应张掖和民乐气象站记录），均超过了0.01的信度水平。说明了年轮δ~(13)C序列中主要包含了温度变化的信息。在年轮δ~(13)C与6一9月降水变化的关系中，可以看出随海拔的变化，年轮δ~(13)C与降水反映出并非一致的升降关系；在海拔较低的290。米和最高的3550米年轮δ~(13)C中包含的降水量变化的信息较多。对近千年（960年）的树轮稳定碳同位素的残差序列△~(13)C进行功率谱分析，经检验发现△~(13)C序列有显著的准300年、准200年、准13.9年、准7.5年和准6.7年的显著周期。祁连园柏树轮△~(13)C序列与气候资料的相关分析表明，生长季前一年的12月一当年4月的温度与年轮△~(13)C关系密切，而与降水变化的关系不密切。平均温度与年轮△~(13)C关系最密切，平均最高温度次之，最低温度的影响最小。年轮△~(13)C序列与前一年12月-当年4月温度要素呈显著负相关，即气温越高，△~(13)C越低，树轮a-纤维素中δ~(13)c越高，反之相反，前一年12月-当年4月气温越低，△~(13)C越高，树轮δ~(13)C值就越低。基于转换方程，我们重建了过去近千年的祁连山中部的冬季平均温度（生长前一年12月-当年4月）。在年轮重建冬温序列中17世纪和19世纪为两次强冷期均有所体现。在30年时间尺度上温度变化可以分四个阶段：1000-1400年振幅较小，气候波动小；1400-1600年间波动较大；600-1900年间波动较小，气温较低，小冰期特征明显；1900年-20世纪末，气候波动加大，气温持续升高。突变分析表明在不同时间尺度上，存在不同的突变点。总体来说，最明显的两个突变点在1600年和1870年左右。对我国不同地区所建立的年轮~(13)C序列进行了比较表明它们之间存在共性和差异。甘肃祁连山、新疆阿勒泰、陕西黄陵和浙江天目山树木年轮δ~(13)C在过去150年表现出持续下降的趋势，新疆昭苏、西藏林芝和内蒙贺兰山树轮δ~(13)C序列表现出不同的阶段性，在最近50年表现出比较明显的下降趋势。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2013-08-22 |
| 页码 | 137 |
| 源URL | [http://ir.casnw.net/handle/362004/21965]  |
| 专题 | 寒区旱区环境与工程研究所_研究生学位论文_学位论文 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 刘晓宏. 树木年轮稳定碳同位素与气候变化--以西藏林芝和祁连山地区为例[D]. 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所. 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所. 2003. |
入库方式： OAI收割
来源：寒区旱区环境与工程研究所
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