“基于树轮的西天山降水变化研究”项目

西天山采样点示意图

一、项目背景及意义

天山是中亚干旱区最大的、最重要的山系，西天山是新疆及中亚重要的水源地，掌握该地区较长时间尺度区域降水变化事实，并揭示其可能影响机制对于新疆气候变化和水资源利用至关重要。树木年轮是历史气候环境变化研究的主要代用资料之一。虽然天山树轮气候学研究成果众多，但大量重建序列集中在中国境内。

本项目在研究薄弱的中亚西天山进行大范围树轮采样，建立树轮宽度年表和稳定碳同位素年表，重建西天山过去百年干湿变化序列，揭示西天山过去300 a降水变化的典型特征，探讨西天山降水场与主要环流指数的关系，试图理解西风控制下的西天山降水变化影响机制。

本研究为新疆乃至我国西风区气候变化研究提供参考，为气候预测、防灾减灾、气候和水资源等提供基础数据。

二、项目来源及参加人员

项目来源：国家自然科学基金。项目完成单位：中国气象局乌鲁木齐沙漠气象研究所。项目年限：2015年1月—2017年12月。本项目由中国气象局树木年轮理化重点实验室研究团队集体完成。项目负责人：张瑞波，参与本项目的主要成员有：何清、陈峰、尚华明、喻树龙、张同文、秦莉。

三、主要成果

本项目共在西天山的新疆伊犁河、阿克苏河、库车河、赛里木湖、博尔塔拉河流域以及中亚吉尔吉斯斯坦的伊塞克湖流域、楚河流域和哈萨克斯坦南部新采集了30个采样点的813棵树1636根样芯，分别建立了12条树轮宽度和4条稳定碳同位素序列。分析了不同海拔树木径向生长对气候的响应差异和树轮稳定碳同位素对天山南北坡气候的响应差异，重建了哈萨克斯坦南部过去246 a降水变化、伊犁河流域过去364 a干旱变化、新疆赛里木湖流域过去373 a降水变化以及天山西部北坡过去200 a最大积雪深度变化等4条干湿变化序列，基于西天山8个对PDSI响应较好的树轮年表，进行REOF转换，重建了西天山大范围气候场，并分析了西天山过去百年干湿变化可能的影响机制。结果表明，生长季前期和生长季之前的水分状况是天山山区低海拔雪岭云杉树木径向生长的主要限制性因子，生长季的温度是控制稳定碳同位素分馏过程的主要限制性因子。西天山历史干湿变化规律较为一致：20世纪00年代湿润，10年代干旱化，10年代是近百年最为干旱的10 a，而1917年是最为干旱的一年，20—30年代逐渐转湿，40年代有短暂的干旱化，50—60年代又变湿，70年代变干，20世纪80年代—21世纪00年代，经历了持续的快速的增湿过程。天山山区在1879年、1917年和1945年存在大范围的极端干旱。西天山过去百年干湿变化可能受北大西洋涛动（NAO）控制，同时，可能与大尺度的气候震荡有关。以本项目为依托，共发表研究论文16篇，其中SCI收录9篇，参编专著1部，完成博士学位论文1篇；项目主持人张瑞波依托本项目于2016年入选中国气象局第三批气象部门青年英才计划，2017年入选新疆维吾尔自治区青年科技创新人才培养工程——杰出青年科技人才计划。