“基于樹輪的西天山降水變化研究”項目

西天山采樣點示意圖

一、項目背景及意義

天山是中亞干旱區最大的、最重要的山系，西天山是新疆及中亞重要的水源地，掌握該地區較長時間尺度區域降水變化事實，并揭示其可能影響機制對于新疆氣候變化和水資源利用至關重要。樹木年輪是歷史氣候環境變化研究的主要代用資料之一。雖然天山樹輪氣候學研究成果眾多，但大量重建序列集中在中國境內。

本項目在研究薄弱的中亞西天山進行大范圍樹輪采樣，建立樹輪寬度年表和穩定碳同位素年表，重建西天山過去百年干濕變化序列，揭示西天山過去300 a降水變化的典型特征，探討西天山降水場與主要環流指數的關系，試圖理解西風控制下的西天山降水變化影響機制。

本研究為新疆乃至我國西風區氣候變化研究提供參考，為氣候預測、防災減災、氣候和水資源等提供基礎數據。

二、項目來源及參加人員

項目來源：國家自然科學基金。項目完成單位：中國氣象局烏魯木齊沙漠氣象研究所。項目年限：2015年1月—2017年12月。本項目由中國氣象局樹木年輪理化重點實驗室研究團隊集體完成。項目負責人：張瑞波，參與本項目的主要成員有：何清、陳峰、尚華明、喻樹龍、張同文、秦莉。

三、主要成果

本項目共在西天山的新疆伊犁河、阿克蘇河、庫車河、賽里木湖、博爾塔拉河流域以及中亞吉爾吉斯斯坦的伊塞克湖流域、楚河流域和哈薩克斯坦南部新采集了30個采樣點的813棵樹1636根樣芯，分別建立了12條樹輪寬度和4條穩定碳同位素序列。分析了不同海拔樹木徑向生長對氣候的響應差異和樹輪穩定碳同位素對天山南北坡氣候的響應差異，重建了哈薩克斯坦南部過去246 a降水變化、伊犁河流域過去364 a干旱變化、新疆賽里木湖流域過去373 a降水變化以及天山西部北坡過去200 a最大積雪深度變化等4條干濕變化序列，基于西天山8個對PDSI響應較好的樹輪年表，進行REOF轉換，重建了西天山大范圍氣候場，并分析了西天山過去百年干濕變化可能的影響機制。結果表明，生長季前期和生長季之前的水分狀況是天山山區低海拔雪嶺云杉樹木徑向生長的主要限制性因子，生長季的溫度是控制穩定碳同位素分餾過程的主要限制性因子。西天山歷史干濕變化規律較為一致：20世紀00年代濕潤，10年代干旱化，10年代是近百年最為干旱的10 a，而1917年是最為干旱的一年，20—30年代逐漸轉濕，40年代有短暫的干旱化，50—60年代又變濕，70年代變干，20世紀80年代—21世紀00年代，經歷了持續的快速的增濕過程。天山山區在1879年、1917年和1945年存在大范圍的極端干旱。西天山過去百年干濕變化可能受北大西洋濤動（NAO）控制，同時，可能與大尺度的氣候震蕩有關。以本項目為依托，共發表研究論文16篇，其中SCI收錄9篇，參編專著1部，完成博士學位論文1篇；項目主持人張瑞波依托本項目于2016年入選中國氣象局第三批氣象部門青年英才計劃，2017年入選新疆維吾爾自治區青年科技創新人才培養工程——杰出青年科技人才計劃。