树轮宽度和稳定氧同位素代用资料系统模型的改进和应用研究——以藏东南地区为例

Tree-ring proxy system modeling can well reflect the nonlinear process of tree-ring proxies’ responses to climate variables, differentiating coupling mechanism of each variable, and is one of the key points of integrated research on multi-factor and multi-scale climatic change. However, the research on tree-ring proxy system model in China is still in the initial stage and mainly focuses on single sites and mechanism interpretation of climate signal recorded in tree-ring proxies. The present research selects the southeastern Tibetan plateau as the study region, collecting and establishing the tree-ring width and stable oxygen isotope series for model calibration and validation, innovatively coupling tree-ring width model and stable oxygen isotope model, and using Bayesian parameter estimation method to confirm the value of each parameter for stable oxygen isotope system model. Using simulated tree-ring width and stable oxygen isotope series to diagnose the mechanism and process of the climatic factors on tree-ring width and stable oxygen isotope and their spatial and temporal variations. In addition, the pseudoproxy experiments were carried out by using the proxy system model, and produce regional pseudoproxy gridded dataset. Then, we can use the pseudoproxy gridded data to perform climate field reconstruction, network optimization, uncertainty analysis for palaeoclimate model and data assimilation. This study can promote the application of the tree-ring stable oxygen isotope system model at regional scale, and provide foundation for regional climate reconstruction, integrated research and uncertainty estimation on the southeastern Tibetan plateau.

树轮代用资料系统模型能够很好地反映树轮指标对气候环境要素响应的非线性过程，辨析各要素的耦合作用机理，是多要素、多尺度气候变化集成研究的关键之一。现阶段，国内树轮代用资料系统模型方面的研究尚处于起步阶段，且多集中于单点以及代用资料所记录气候信号的解释方面。本研究选择对气候变化敏感的藏东南为研究区，收集和建立用于模型校准和验证的树轮宽度与δ18O序列，创新性地耦合树轮宽度模型和δ18O模型，并利用贝叶斯方法对树轮δ18O代用资料系统模型参数进行评估。利用模型模拟结果来诊断各气候环境要素对树轮宽度和δ18O的控制过程机理，分析其时空变化特征；开展仿代用资料实验，建立区域仿代用资料数据集；借助仿代用资料数据集进行区域气候场重建、采样点方案优化设计和气候模型不确定性分析。本研究能够推进树轮宽度和δ18O代用资料系统模型在区域尺度上的应用，为藏东南区域气候重建、集成分析和不确定性评价提供重要依据。

树轮代用资料系统模型能够揭示树轮指标对气候环境要素响应的非线性过程，辨析各要素的耦合作用机理，是多要素、多尺度气候变化集成研究的关键之一。现阶段，国内树轮代用资料系统模型方面的研究尚处于起步阶段，且多集中于单点以及代用资料所记录气候信号的解释方面。本研究选择对气候变化敏感的藏东南为研究区，收集和建立用于模型校准和验证的树轮宽度与δ18O序列；创新性地耦合树轮宽度模型（VS_Lite）和生态记忆效应模型，并利用贝叶斯方法对树轮宽度和 δ18O代用资料系统模型参数进行评估；利用模型模拟结果来诊断各气候环境要素对树轮宽度和δ18O的控制过程机理。研究结果显示：（1）研究区域树轮宽度对气候的响应可以分为三种类型——“暖-干”、“冷-干”和“冷-湿”响应型；其中，“暖-干”和“冷-干”响应型主要受生长季土壤湿度限制，“冷-湿”响应型受生长季温度的影响；另外，三种响应型都显著受到生长季前气候环境要素的影响。（2）区域树轮δ18O主要受到水文气候要素的影响；基于西南区域树轮δ18O复合序列重建了过去276年5~10月的云量变化。重建结果表示，自1900年开始，云量呈现下降趋势，这可能是由印度季风对我国西南地区的作用减弱引起的。（3）在生长季不同阶段，气候环境要素对树轮δ18O的作用不同；在生长季早期主要受局地气候要输的影响，而在生长季晚期主要受大尺度气候环流要素的影响。（4）区域树轮δ18O主成分分析的结果显示，第一主成分主要放映区域大尺度环流的信号，第二主成分主要放映局地气候变化。（5）运用树轮氧同位素机理模型对各样点δ18O的模拟结果显示，模型对大部分样点模拟效果较好。本研究能够推进树轮宽度和δ18O代用资料系统模型在区域尺度上的应用，为藏东南区域气候重建、集成分析和不确定性评价提供重要依据。

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