青藏高原东北部过去千年降水变化的区域分异研究

The proposed project will construct a 1000-year moisture-sensitive tree ring network in the northeastern Tibetan Plateau and investigate the causes of regional variation patterns in precipitation for the past 1000 years. First we need to collect tree ring records that are moisture-sensitive and perform quality assessment. Additional field sampling may be necessary to achieve a relatively even distribution of the tree ring data. In the study region, we will also collect different high-resolution moisture-sensitive proxy data, which can be used together with the tree ring data in reconstruction of precipitation. In order to understand mechanisms of precipitation in the study region, we will use instrumental data and various multivariate statistical analysis methods, such as cluster analysis, discriminant analysis, and factor analysis, to determine spatial patterns of precipitation variation. Then the relationships between regional precipitation variation and various macro-scale atmospheric processes will be examined, including ENSO, PDO, AO, Indian-Pacific warm pool SST, Asian monsoons, westerly circulation intensity, and the 74 circulation indices from the National Climate Data Center. The main product of this project will be a dataset of reconstructed precipitation or drought index for a gridded network or at weather stations across the study region for the past 1000 years, which will be used in further analysis of spatial and temporal variation patterns. By analyzing the relationships between spatial variation patterns in precipitation and macro-scale atmospheric forcing mechanisms for the past 1000 years, we hope to reveal the linkages between the reconstructed spatial patterns of precipitation variation and the associated atmospheric circulation patterns.

本项目拟通过在青藏高原东北部建立对水分敏感的过去千年树轮资料网，揭示研究区过去千年降水变化的区域差异及其原因。首先收集对水分条件敏感的树轮数据并对其进行质量检查和评价，同时进行野外补点，尽可能使数据在空间上均匀分布。在研究区选取其他高分辨率、对水分敏感的代用资料，结合树轮数据进行降水重建。为了解研究区的降水机制，利用器测数据以及聚类、判别、因子分析等方法分析研究区降水变化的区域差异及其与各种大尺度大气现象指标之间的关系，包括ENSO、PDO、AO、印太暖池海温、亚洲季风、西风环流强度以及国家气候中心74个环流指数等。本项目重点为利用前述基础数据网重建网格点或气象站点的过去千年降水量变化或者干旱指数的变化，并分析过去千年降水变化的时空特征。通过分析降水变化与过去千年大尺度气候驱动因子的关系，揭示驱动因子对研究区降水变化空间格局的影响，并尝试通过重建降水的空间分布特征推演相关环流特征及其空间型

利用高分辨率的古气候代用资料揭示过去千年区域上气候空间模态已经成为过去全球变化研究计划（PAGES）的重要科学问题之一。树轮资料具有分辨率高、定年准确、空间分布好等特点，使之成为研究过去千年气候变化的首选资料。青藏高原东北部地区广泛分布的祁连圆柏，为本课题实施提供了有力的条件。本课题主要进行了4个方面的研究：首先是基础数据网的建立，包括野外采样，获取树轮宽度数据，建立树轮宽度指数序列，分析树轮宽度指数序列与气候要素的关系，将反映降水变化且长度大于1000年的序列组成基础数据网；其次是研究区器测时期限制树木生长的季节性降水变化的区域差异及其可能原因，包括三个区域（祁连山、柴达木盆地东部、阿尼玛卿山西北部）5 ~ 6月降水变化的异同，每个区域5 ~ 6月的降水量与国家气候中心提供的77个指标（74个环流指数、2个西风指数（ERA4和NECP）和北极涛动指数（AO））的相关分析；第三是重建研究区不同区域的过去千年干旱指数的变化，其中包括一些单点和网格点降水/干旱数据的重建；最后是分析过去千年干旱指数变化的区域差异及可能原因，包括对不同区域干旱指数变化的对比分析和树轮宽度数据与77个指标的相关分析。课题建立的树轮资料网包括30个地点过去千年年分辨率的树轮宽度指数序列；除了一些单点的重建外，还重建了祁连山东部和西部、柴达木盆地东部、阿尼玛卿山西北部共4个区域的过去千年5 ~ 6月干旱指数的变化。分析重建结果我们发现，过去千年整个研究区都发生过干旱事件，在年际尺度上诸如1271年和1824年，在年代际尺度上如15世纪晚期和18世纪末至19世纪初期。器测降水资料和树轮宽度资料分别与77个指标的相关分析发现，青藏高原指数、西风指数、南海副高、太平洋副高等指标均与器测降水资料和树轮宽度资料显著相关。该课题的研究结果为过去全球气候变化研究以及气候变化的驱动机制研究提供了可靠的基础数据。