渭河流域气候及河川径流变化的树轮记录

气候变化是全球变化研究的核心问题之一，区域水文水资源对气候变化响应问题已经引起广泛的关注。本项目拟选择气候环境变化敏感的渭河流域作为研究区域，以树轮宽度和稳定碳同位素为代用指标，将树轮气候学传统方法与BAI(林分断面积增长)、RCS(区域生长函数)分析方法相结合，建立能有效提取高、低频变化信息的气候序列，采用EOF(经验正交函数)和PPR(点点回归)方法，集成分析渭河流域气候变化驱动因素、变化机理及演变趋势。在区域气候变化研究的基础上，分析渭河径流对气候变化的响应机制，重点关注气候变化条件下渭河径流变化的演变规律和发展趋势，重建渭河长尺度径流变化序列，挖掘蕴藏在其中的水文变化信息。对渭河流域未来气候及河川径流变化作出情景预测，为该地区气候环境变化研究，以及河流水资源的合理开发与可持续利用提供科学依据。

基于树木年轮资料，重构长尺度气候环境变化及河川径流变化序列，分析历史时期气候环境、水文水资源的演变历史与规律，是古气候及水文水资源研究重要的课题之一。本项目与其他课题协同开展，以渭河流域为主要研究区域，以湟水河流域、新疆艾比湖流域等为相似研究区域，以树轮宽度、密度及稳定同位素为研究指标，采用国际标准的树轮分析方法，结合非线性统计分析新方法，开展了渭河、湟水河及艾比湖流域树轮气候学、树轮水文学等方面的探索研究。建立了研究区过去长尺度高分辨率的树轮年表序列，建立了气候变化反演重构模型，解析了气候变化的原因、机理及趋势。在详细了解高频、低频气候变化过程与规律的基础上，重点关注气候变化条件下渭河、湟水河、大通河径流变化的响应，集成树轮、气候、水文多序列数据，选择合理的参数，建立转换模型，重构了渭河、湟水河、大通河长尺度径流变化序列，结合流域历史文献记录等资料以及其他学者在该流域的相关研究成果，验证了重构径流序列的合理性。研究表明，渭河流域降水序列稳定性较好，变差系数范围在0.21-0.27，降水主要集中在夏季，具有2年的短周期和15年、25年左右的长周期；渭河干流径流序列变差系数较大，序列不稳定，具有7年、17年左右周期变化。利用油松树木年轮最大密度指数对鄂尔多斯中部地区1888年以来6至10月的降水量变化进行了重建，重建序列方差解释量为0.339，有2年、7年、11年左右的周期变化，其中2年左右的周期反映的是与海陆耦合相关的准2年波动，7年的周期则与厄尔尼诺现象南方振动的周期大致吻合，11年的周期与太阳黑子活动周期一致。利用树木年轮密度与宽度综合指数资料，重构了湟水河过去300年来6至7月径流序列；同时，综合考虑径流形成对降水的滞后性，以及响应函数分析结果，基于降水量的重建序列，重构了大通河过去300余年来上年8月至当年7月年河流径流总量变化历史，解释方差为26.0%。建立了新疆艾比湖东部地区古尔图180余年的胡杨树轮宽度年表，探讨了胡杨径向生长反映的气候环境变化状况，古尔图胡杨树轮指数高低时段与艾比湖湖面变化有很好的一致性，这与艾比湖地区地下水与湖面变化有密切关系，胡杨生长又受地下水变化影响的研究结论一致。研究成果为研究区过去气候环境及河川径流变化提供了比较可靠的基础性资料。

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