Knowledge Resource Center for Ecological Environment in Arid Area
| 青藏高原东北部树轮气候响应非线性模式与区域气候变化驱动机制研究 | |
| 周非飞 | |
| 出版年 | 2013 |
| 学位类型 | 硕士 |
| 导师 | 勾晓华 |
| 学位授予单位 | 兰州大学 |
| 中文摘要 | 青藏高原东北部一直是树轮气候学的研究热点地区之一,以往的研究主要集中在单点树轮气候的重建方面,而对区域树轮气候响应的非线性模式,以及区域降水变化驱动机制方面的研究展开得比较少。本文利用Vaganov-Shashkin (VS)生理模型和人工神经网络模型分别模拟了研究区内祁连圆柏的生理过程与树轮气候响应的非线性关系,同时简单探讨了区域降水过去1000年的变化历史、可能的驱动因子以及未来变化趋势。 借助VS生理模型,我们探讨了研究区祁连圆柏径向生长与主要气候因子(温度、降水)之间的非线性响应关系。结果显示,VS模型很好地模拟了祁连圆柏的年生长量与生理过程,同时揭示了树木径向生长与各气候要素之间的关系,以及早涝年份树木生长的显著差异。结合树木形成层活动生理监测,我们发现研究区6月份的土壤湿度对树木的年生长量起着决定性的作用,而气温对树木生长的影响并不显著,生长季初期的高温可能是通过水分胁迫来间接地影响树木径向生长。另外,研究区内树木的径向生长对主要的气候限制因子之间的关系没有发生改变,并没有所谓的分异现象的出现。考虑到青藏高原东北部地区未来水文气候可能的变化趋势,祁连圆柏的径向生长会加快,区域森林的碳储量也会增加。 人工神经网络模型模拟结果发现,区域5-6月份的降水对树木径向生长的影响存在着“互补效应”,该时期的降水与树轮宽度的线性响应关系会随着降水的增多而逐渐减弱,当降水量超过一定范围后,树轮-降水之间的响应模式关系会彻底改变,即降水的增多不会影响树木的生长。同样地,研究也指出温度并非研究区树木生长的主要气候限制因子,前年冬季的高温对树木的生长有促进作用。最后,通过对比三种不同方法的重建结果,即传统线性重建方法、去除高值的线性重建方法、基于人工神经网络模型的重建方法,我们发现基于人工神经网络模型的重建方法可以更好地反演研究区的5-6月份降水变化。 另外,我们根据树轮年表资料网络探索了青藏高原东北部地区过去1000年来湿度的高低频变化。研究利用正交模态分解(EMD)方法对树轮年表第一主成分(PC1)序列的分析,发现千年来区域湿度变化可分解为高频至低频8个尺度的IMF分量以及1个趋势量,每个分量分别表示不同时间尺度上的湿度的周期变化。其中,2-3年的尺度分量可能解释了研究区降水变化与TBO之间的关系,5-6年的尺度分量揭示了研究区降水与ENSO相关联的变化特征,11与22年的尺度分量显示了太阳活动对区域降水的影响,其余的分量分别显示了区域降水在几十年至百年尺度上的振荡,而趋势项则显示了过去1000年来区域降水呈先下降再上升的总体趋势。PC1序列还显示千年来研究区共经历过5次持续时间较长的干旱时期,分别为1140s-1150s,1290s-1300s,1450s-1500s,1710s-1720s和1920s-1930s。其中,1140s-1150s,1290s-1300s与1710s-1720s干旱事件与PDO的冷相位时期对应,可能与西南季风强度的减弱有关；1450s-1500s干旱事件可能是由东亚季风减弱与西风增强导致的；1920s-1930s干旱事件可能与印度季风的减弱存在着关联。通过对研究区100年来极端干湿年份500hPa位势高度场的合成分析发现,在极端干旱年份格林兰岛地区高压异常,在极端湿润年份东西伯利亚地区低压异常,这两个气压型可能对区域的湿度变化有显著的影响。最后,我们运用R/S分析方法分析了区域极端干湿年份的未来趋势,研究发现,极端干湿年份的赫斯特指数分别为0.84和0.92,均大于0.5,证明两者的未来趋势存在持续性,即与现在的整体趋势相同。由此,我们推断研究区未来极端旱涝事件的强度会增大。 |
| 中文关键词 | 青藏高原东北部 ; 祁连圆柏 ; Vaganov-Shashkin模型 ; 人工神经网络模型 ; 气候变化 ; R/S分析 |
| 语种 | 中文 |
| 国家 | 中国 |
| URL | http://kns.cnki.net/kns/detail/detail.aspx?FileName=1013239526.nh&DbName=CMFD2013 |
| 来源机构 | 兰州大学 |
| 资源类型 | 学位论文 |
| 条目标识符 | http://119.78.100.177/qdio/handle/2XILL650/254910 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 周非飞. 青藏高原东北部树轮气候响应非线性模式与区域气候变化驱动机制研究[D]. 兰州大学,2013. |
| 条目包含的文件 | 条目无相关文件。 | |||||
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