树轮记录的近500年中亚吉尔吉斯斯坦天山气候变化及其温湿组合模式的机制探讨

Observational data and cliamate reconstruction exhibit a downward trend in recent years, implying that a declining intensity of the Asian summer monsoon contrasts with a consistent moisture increase in central Asia brought by the Westerlies. It is thus proposed that there is a westerly-dominated climate model in mid-latitude Asia during the modern interglacial period．However, understanding of the mechanism how these circulation systems interact and how they control regional moisture variability at various timescales is still limited because of the lack of high resolution proxy climate data. Tree-ring width of juniper is plays an important role in climate reconstruction. However, the researchers do not know whether the tree-ring density can be used to climate reconstruction until now. The objectives of this project are: (1) Using standard dendrochronological methods, total tree-ring width were obtained from tree rings of Juniperus turkestanica from some sites at the windward slopes of Tienshan, Kyrgyzstan, and explore the relationships between tree growth (tree-ring width and density) and climate in Tienshan (Kyrgyzstan), and reconstruct wet-dry changes of Tienshan, Kyrgyzstan for the past 500 years, (2) compare with temperature series based on tree-ring densities used X-rays and high-frequency electromagnetic radiation analysis from the study area to have a sufficiently comprehensive understanding of local climate change, and (3) compared the climate reconstruction with sea surface temperature (SST), El Niño events and North Atlantic Oscillation (NAO) investigate linkages between climate records and atmosphere–ocean circulation of the Indian and Atlantic Oceans and Westerlies, and to reveal the driving force of climate mechanism of Tienshan, Kyrgyzstan.

已有的研究发现，中亚干旱区全新世气候温湿组合与我国亚洲季风区明显不同，但由于缺乏高分辨率的气候资料，在百年-年际尺度上气候温湿组合特征及其机制尚不清楚。同时，考虑到圆柏属植物树轮密度气候重建还十分稀少。本项目选择中亚的吉尔吉斯斯坦天山山区，系统采集以长寿著称的土耳其斯坦圆柏树木树轮样芯，测量树轮密度和宽度，通过交叉定年，建立长度可达千年（确保500年）的树轮密度宽度年表；开展土耳其斯坦圆柏的树轮密度和宽度的气候响应机制研究，遴选指示温度和降水（湿度）的树轮指标，探讨树轮密度和宽度对全球变暖的响应过程；重建过去500年年分辨率的温度和降水（湿度）变化历史，认识年际、年代际到百年尺度的温湿组合特征；对比天山等其他地区树轮气候记录的重建结果，揭示中亚干旱区大范围气候信号，探讨中亚干旱区温度和降水（湿度）变化的气候机制。

但对于中国境外的天山山区来说，树轮气候研究还十分稀少，使得对整个天山山区气候变化的认识还不够全面。吉尔吉斯斯坦天山山区气候深受西风的影响，不仅分布了大面积的原始雪岭云杉林，而且在其山体的阳坡还生长着大量的土耳其斯坦圆柏，具有巨大的树轮气候研究潜力，是对受西风模式控制的历史气候变化进行研究的良好地域。虽然过去树轮学者也在吉尔吉斯斯坦天山山区的个别区域，如南缘的阿赖山等地进行了土耳其斯坦圆柏树轮研究，但相对于面积广阔的吉尔吉斯斯坦天山空间覆盖度很低，且最近十多年该地区树轮学者已经10多年没有在该地区进行新的圆柏采样。同时，土耳其斯坦圆柏树密度研究也属空白。本研究基于器测资料和树轮资料，从现代和历史时间两个角度，对吉尔吉斯斯坦天山山区气候水文变化进行了相关研究，发表相关论文7篇，其中第一、二资助论文5篇，主要成果总结如下：①研究发现天吉尔吉斯斯坦土耳其斯坦圆柏树轮宽度年表能够有效表征区域干湿变化，与天山山区干湿变化有着良好对比性，并揭示了20世纪末以来的干湿变化。中国天山山区干湿变化序列与吉尔吉斯斯坦天山山区上树线宽度年表序列进行对比发现，两者在年际和年代际上具有良好一致性，揭示吉尔吉斯斯坦山区气候组合特征以暖干-冷干为主。②重建了阿姆河上游的Kurshab河近294年径流变化。研究表明径流变化存在显著的年代际和年际周期变化，这可能与太阳活动和西风带上游的北大西洋涛动有关。③重建了乌鲁木齐天山山区自公元1580年以来上年7月至当年6月的降水变化。该重建序列能够有效表征天山山区区域干湿变化信号，并捕捉到了最近的暖湿化趋势。④重建了哈萨克斯坦最大城市阿拉木图1785年以来的干湿变化。该重建序列与中国天山、吉尔吉斯斯坦天山干湿变化具有很好的一致性，揭示了多次大范围极端干旱事件。⑤重建了中国东天山自1725年上年8月至当年7月SPEI重建序列。重建结果显示在最近20年天山东部出现变干的趋势，揭示了气候变暖与火山活动对于区域干湿变化的作用。