中巴经济走廊山南地区过去500年来树轮稳定氧同位素变化

The China-Pakistan Economic Corridor is of important to economy and ecosystem for both China and Pakistan, which is also a preferential developing region in construction of “The Belt and Road”. Passing through the Asia High Mountains, including Karakorum, Hindu Kush and Himalaya Mountains, the China-Pakistan Economic Corridor reach to northern Pakistan (the foot of Asia High Mountains) where is a key region in construction of the China-Pakistan Economic Corridor because of many constructing projects in here. Additionally, the foot of Asia High Mountains is the northmost region influencing by Indian Monsoon, so that the regional hydroclimate is very sensitive to Indian Monsoon variations. Therefore, to supply the background data of the climate change to the China-Pakistan Economic Corridor construction, it is necessary to understand long-term and high-resolution hydroclimate variation and its controlling factors by large-scale atmospheric circulations in the foot of Asia High Mountains. Due to inheriting climate signals in stable oxygen isotope ratio of precipitation, representing some large-area climate variations and reflecting relative humidity/precipitation variations, our proposal plan to collect 5-6 group of trees to carry out tree-ring stable oxygen isotope analyses over the past 500 years. The regional hydroclimate variations will be reconstructed by using synthetic approach. The trend, cycle and frequency of extreme events in regional hydroclimate variations will be investigated at different time scale. The interaction between the regional hydroclimate variations and instrumental/proxy-based Indian Monsoon series will also be detected in the proposal. In addition, we also will discuss possible impacting factors on large-scale atmospheric circulations to regional hydroclimate variations/Indian Monsoon.

中巴经济走廊是“一带一路”建设的先行区，对中巴两国经济和生态有着重要的影响。中巴经济走廊穿过喀喇昆仑、兴都库仕和喜马拉雅三大山脉，到达巴基斯坦山南地区，该区域是中巴经济走廊建设的关键区域。此外，该区域还是印度季风在巴基斯坦到达的最北界，水文气候对于印度季风变化敏感。因此，认识该区域长时间尺度的高分辨率水文气候变化可为中巴经济走廊建设提供背景数据，对于该区域农业、生态和水资源管理等也具有指导意义, 也为深入理解印度季风变化及其可能的大尺度环流/外界强迫因子提供数据基础。由于树轮稳定氧同位素具有空间代表性好，继承大气降水氧同位素信号，可反映相对湿度\降水变化的特点，本项目拟在该区域对5-6组树轮样本进行稳定氧同位素分析，集成重建过去500年来区域性水文气候变化历史，调查其变化特征与规律，极端气候事件发生的频率等；探讨印度季风进退对于该地水文气候变化的影响，并调查可能的影响因素及其机制。

本项目在中巴经济走廊山南地区采集了7组树木年轮样本，经过交叉定年后对其中的30多个树轮样芯进行了稳定氧同位素（d18O）分析，获得了研究区域近500年 (1543-2014) 的树轮d18O序列 (近7000个样本)。7个采样点的树轮稳定同位素（d18O）在绝对值上存在差异，这可能与采样点位置以及树种的不同有关，但其变化具有相似性，尤其是低海拔丘陵地带的5组树轮d18O序列，其变化几乎一致。通过与观测气候资料的相关计算发现，树轮d18O与降水、相对湿度和印度河径流量的关系显著，其中与邻近气象站观测和区域合成的夏季降水相关最高，方差解释量可以达到40%以上，证明树轮d18O可以用来重建该地区的夏季降水变化。过去近500年来该区域树轮d18O变化与印度西北的树轮d18O在1850年之前的变化一致，但在1850年之后出现了系统差，说明印度季风的两个分支在1850年之后出现了分异，其原因可能是工业革命来全球升温导致的印度洋东部和西部水文变化不一致。我们的树轮d18O序列与观测的伊斯兰堡降水d18O和 IsoGSM模型模拟的降水d18O同步变化，说明采样点的树轮d18O吸收大气降水并继承了其d18O信号，具有反应大尺度环流变化的潜力。将7个采样点的树轮d18O进行分组，发现可以分为2组，即2个高纬度样点组和5个低纬度样点组，两组树轮d18O的变化稍有不同。低纬度组的树轮d18O对印度季风降水的响应更为敏感（p<0.001）,而高纬度组的树轮d18O虽然也与印度季风有关，但是相关较低，暗示高纬度的树木可能受到西风水汽影响。树轮d18O序列与代表印度季风变化的石笋d18O也具有同步变化的趋势，建议今后可进行多代用指标合成来研究季风变化。此外，我们发现研究区树轮d18O与ENSO的关系并不稳定，冬季太阳辐射作为外强迫显著（p<0.01）影响了树轮d18O变化。本项目的执行，为中巴经济走廊建设提供基础背景气候数据。