天山北坡树木年轮密度对海拔梯度变化的响应研究

It is a blank field that climate response of tree-ring density to different elevations in the Tianshan Mountains ,no one explored its influence. We need further mining the more potential to reconstruct climate factors that make use of variety of tree-ring density parameters such as maximum density, minimum density, mean earlywood density, mean latewood density. We plan select seven sites at an altitude of one hundred meters intervals to obtain increment cores at breast height from a total of 120 dominant living trees with 20-25 trees per site in a 1900-2600 meters altitude of slope surface of the north Tianshan Mountains. We will analyze characterization and climate response patterns of tree-ring density because the altitude change, to explore integrity and difference of tree-ring density chronology characteristics to different elevations through some math method such as correlation, response surface et al. We hope to evaluate incidence climate factor role when tree-ring growing and density come into being, and study its change rules and cause. We will reconstruct climate parameters from different altitude tree-ring density chronology in the area. The study can help to improve the quality of tree ring density data, to extract more detailed environmental information that included in tree-ring density material, to strengthen the ability of large space scale and fine climate reconstruction, and to guide pertinence selection when we plan field tree-ring sampling in virgin forest in the north Tianshan Mountains. The work will lay the next study foundation that reconstruct climate factor of the Xinjiang Uygur autonomous region and western China, understand the rules of climate change in Xinjiang, and predict the future climate.

对海拔高度变化对树轮密度影响的探索，是国内树轮密度研究的空白环节，树轮多种密度参数在气候重建方面的潜力也需进一步的挖掘。本项目拟在天山北坡中部鹿角湾1900-2600米的连续坡面，间隔100米采集7个采点的树轮样本，建立树轮最大密度、最小密度、早材密度、晚材密度4种树轮密度年表，分析各种树轮密度年表随海拔升高对气候响应变化，了解树轮密度年表特征随海拔高度变化的整体性和差异性，评估在不同海拔高度气候要素对树木年轮密度形成和变化的影响方式，研究其变化规律及成因，并利用不同海拔高度的树轮密度资料重建当地历史气候变化。研究成果有利于提高树轮密度资料质量，提取记录在年轮中更详细的环境信息，加强在大空间尺度及精细化气候替代资料重建方面的能力，检验气候变暖对海拔高度的依赖性，并对树轮密度气候研究的野外采样有针对性的选点起到指导作用，为进一步在全疆开展树轮密度研究奠定基础。

对海拔高度变化对树轮密度影响的探索，是国内树轮密度研究的空白环节，树轮多种密度参数在气候重建方面的潜力也需进一步的挖掘。项目组在天山北坡中部的鹿角湾林区和石头沟林区沿海拔高度间隔100m左右采集的13个样点，建立了各采样点的宽度、密度参数年表，发现树轮宽度年表的平均敏感度随海拔升高呈降低-升高-降低的波状趋势。各参数年表在不同海拔对气候因子响应各异：树木年轮宽度对随海拔高度变化的不同水热组合的响应有较好的规律性；海拔2200m左右是最小密度对气候因子响应差异的分界线，低海拔区域主要受降水的影响，而在高海拔区域，最小密度还受到气温的影响；高海拔采点的最大密度同时对气温和降水均有较好的响应，而低海拔采点对降水的响应要更好一些。在同一坡面树木年轮采点的树轮宽度、最小密度、最大密度贡献率在85%上的前三个主分量可以表征因海拔高度变化气候因子对树木年轮生长的影响。各参数树轮年表的第一主分量表征均表征水热条件，特别是持续干旱对整个坡面的影响。. 树轮密度随海拔变化的响应规律指示了树木年轮密度气候研究中树轮最佳采样地选择，高海拔区域可以选择较大的垂直范围内采样，在森林中部和下林缘采点则尽量限制在一定的海拔高度范围内。在进行气温重建研究中，应在坡度较缓的高海拔区域采样，在降水量的重建中则应该选择低海拔区域和坡度较陡的高海拔区域。低海拔区域采点的最小密度在降水重建中的潜力更大，高海拔采点则可同时用于气温和降水重建，高海拔采点最大密度具有大尺度气候重建中的潜力。针对性的最佳区域树轮选点，有利于提高树轮密度资料质量，提取纪录在年轮中更详细的环境信息，能够加强在大空间尺度及精细化气候替代资料重建方面的能力。. 综合利用沙湾2个坡面不同海拔树轮各参数年表重建了沙湾5条历史气候序列，结果发现近百年来沙湾的冷暖干湿阶段与天山北坡中部和西部基本一致。分析气候背景环流的影响，发现亚洲太平洋涛动指数和南北极涛动指数所代表的大尺度环流是最低气温变化的主要驱动力之一。沙湾重建降水量和PDSI的变化则受到前一年的南方大气环流的作用。重建沙湾历史气候序列，揭示了沙湾过去气候变化事实，为进一步研究中亚区域气候变化的时空差异，深入认识中亚气候变化规律提供可信度高的基础数据，还可以在新疆气候变化诊断分析和未来气候变化趋势预估中应用。