青藏高原东北部树轮宽度中温度和降水信号的分离研究

Tree-ring widths are one of the most important proxies for temperature and precipitation reconstructions in the Tibetan Plateau. However, many tree-ring width chronologies often record strong temperature and precipitation signals simultaneously, implying that there may be many uncertainties existing in tree-ring width based temperature and precipitation reconstructions in the Tibetan Plateau. In light of this, this project plans to separate the temperature and precipitation signals encoded in tree-ring width chronologies in the northeastern Tibetan Plateau. Previous studies have shown that many tree-ring width chronologies from the upper timberlines and the middle to lower forest zones in the northeastern Tibetan Plateau are mainly correlated positively with precipitation, but positively and negatively with temperature respectively. This suggests that one of the temperature and precipitation signals encoded in tree-ring width chronologies may be able to be offset by combining the chronologies from the two elevation zones, while preserving and purifying the other one, so as to separate temperature and precipitation signals. This project will validate this method and look forward to using this method to reconstruct more reliable temperature and precipitation history in the northeastern Tibetan Plateau, and then to investigate the characteristics of temperature and precipitation variability and their relationships over the past centuries to millennium for this region.

树轮宽度是青藏高原温度和降水重建最重要的代用指标之一。然而，大多数树轮宽度年表中都同时含有较强的温度和降水信号，这意味着青藏高原上已有的树轮温度和降水重建结果可能存在许多不确定性。为此，本项目拟在青藏高原东北部开展树轮宽度中温度和降水信号的分离研究。过去的研究表明，青藏高原东北部许多森林上限和森林中下部的树轮宽度年表与降水都主要为正相关，而与温度分别为正相关和负相关。由此可见，通过森林上限和森林中下部树轮宽度年表的组合（如：相加、相减或主成分分析等），有望抵消掉年表中温度和降水信号中的一个，保留和提纯另外一个，从而达到分离温度和降水信号的目的。基于此，本项目将在青藏高原东北部利用该方法进行温度和降水信号的分离研究，并重建更为可靠的温度和降水变化历史，进而探讨该地区过去几百年乃至千年的温度和降水变化规律及其相互关系。

树轮宽度是青藏高原东北部温度和降水重建最重要的代用指标之一。然而，大多数树轮宽度年表中都同时含有较强的温度和降水信号，这意味着该地区已有的树轮温度和降水重建结果可能存在许多不确定性。为此，本项目在青藏高原东北部多个地区开展了树轮宽度中温度和降水信号的分离研究，树种为祁连圆柏。研究结果显示，柴达木地区的森林上限年表和森林中下部年表记录了相似的降水信号，但是记录了不同的温度信号。采用主成分分析法或残差分析法，森林中下部年表可以用来去除森林上限年表的降水信号，从而分离出森林上限年表中的温度信号，达到温度信号提纯的效果。除此之外，选取整个林带不同海拔位置适量的树轮样芯或年表合在一起建立区域年表，有助于正的和负的温度信号相互抵消，从而获得更为纯净的降水信号。基于此，本项目重建了柴达木地区过去千年的温度和降水变化历史。结果显示，在数十年尺度上，柴达木地区近千年来许多时段的温度和降水具有相反的变化特征，这不同于以往的研究结果。由于受到降水冷却效应的影响，研究区的温度变化具有区域性，与北半球高纬度的温度变化存在较大差异。值得注意的是，不是所有的区域都可以进行树轮气候信号分离，例如祁连山中部和阿尼玛卿山区。祁连山中部森林上限年表同时记录了较强的降水和最低温度信号，但当地的降水和最低温度本身变化非常一致，这导致在剔除降水信号时容易把温度信号也剔除掉；阿尼玛卿山的树轮温度信号不稳定，容易造成气候信号分离失败。可见，树轮气候信号分离是一个非常复杂的科学问题。但总的来说，本项目为建立更可靠的树轮温度和降水重建序列提供了一种思路。