以树轮稳定碳氧同位素重建黄土高原过去500年气候变化

Tree ring stable isotopes research has become an important branch in the field of Dendroclimatology for many reasons.For instance,accuracy of dating,less required sample,a complete reservation of low frequency signal of climate change,relative clearness of physiological mechanism and so on.They can provide some climate parameter which is not obtainable for other tree ring index.The loess plateau is one of the key areas to study the effects of global change.This project plan to collect suitable tree ring samples in the loess plateau,develop tree ring stable carbon and oxygen isotopes,establish several past 500 years of δ13C and δ18O tree ring series,form the first tree ring isotopes network in this key area for researching the global change in China,and realize panorama recovery target about the variation of "climatic elements field",such as the past temperature,precipitation,drought index and so on.Especially use the tree ring oxygen isotope physical model to reconstruct the history of precipitation oxygen isotope variation in loess plateau,ascertain moisture source,and reveal the large sacle climate dynamics characteristics which affect the precipitation oxygen isotope geochemical behaviour in loess plateau,and discuss more about the past climate change characteristics,regularity,influence and mechanism in loess plateau.In addition to,this research has an important theoretical and realistic significance for finding out the response of the global change in loess plateau and predicting the future climate change in this critical area.

树轮稳定同位素由于定年准确、所需样本量少、较完整保留气候变化低频信号、生理机制相对明了、可获得其他树轮指标无法提供的气候参数，成为树轮气候学领域的一个非常重要的分支。黄土高原是研究全球变化的关键地区之一，本项目将在黄土高原采集适合的树轮样本，在准确定年的基础上采用树轮稳定C、O同位素研究方法，通过建立若干过去500年树轮δ13C和δ18O序列，形成我国第一个全球变化研究关键区域树轮同位素网络，恢复该地区过去气温降水干旱指数等“气候要素场”变化。尤其使用树轮氧同位素独特的生理模型，重建黄土高原降水氧同位素变化历史，探明黄土高原水汽来源，揭示影响黄土高原降水氧同位素地球化学行为的大尺度气候动力学特征，深入探讨黄土高原过去气候变化特征、规律、影响和变化机制。本研究将对查明黄土高原对全球变化的响应和预测该关键地区未来气候变化有重大理论和现实意义。

黄土高原是我国生态脆弱地区，人类活动频繁，水土流失严重，是黄河泥沙的主要来源。虽然近年来在国家相关政策的带动下，该地区生态环境发生了明显改善，但近年来日益增加的极端气候事件增加了地质灾害发生的可能性，并对当地工农业生产及生态安全等带来严重威胁。树轮稳定同位素是重建过去千年来气候环境要素变化的重要代用指标，可为了解气候变化历史和未来气候预测提供高分辨率数据。然而我国黄土高原地区树轮稳定同位素工作开展较少，长时间尺度的稳定同位素序列稀缺。同时有关树轮氧同位素与该地区降水氧同位素的关系尚不明晰，在利用树轮氧同位素反映水汽来源方面存在许多争议。本项目针对这些不足，在黄土高原不同区域开展了树轮稳定碳、氧同位素研究，建立了不同区域过去500年的树轮δ18O、δ13C序列，构建了树轮稳定同位素区域网络；在此基础上重建了高原不同区域的水文气候变化历史，并集成重建了高原西部过去450年降水变化历史和黄河中上游过去500年来的径流变化历史；揭示了高原过去500年的水文气候变化特征、规律、影响和变化机制；揭示人类气溶胶排放对高原降水减少的影响，定量化人类用水对黄河径流减少的影响；探明了黄土高原水汽来源；揭示了影响高原降水氧同位素地球化学行为的大尺度气候动力学特征。此外，为了追踪黄土高原地区的水汽来源，在台湾、天目山、尧山、桂林等地区开展了树轮δ18O研究工作。其中，台湾树轮δ18O为目前亚洲最长的树轮δ18O序列。项目原计划发表SCI论文18-22篇，实际发表28篇，包括在Nature子刊、PNAS各发表论文一篇，还发表核心期刊类论文2篇，超额完成任务。