地球环境研究所利用树轮揭示长江中游近期水文气候变化加剧

  水文气候是全球气候系统的重要组成部分,其极端变化(干旱、洪涝)不仅对干旱半干旱区,而且对湿润地区的社会经济安全和生态系统功都会造成灾难性影响。然而,由于现有的水文气候资料在时间和空间尺度上存在很大的局限性,理解水文气候的时空变化模式仍是科学家面临的一个挑战。
  近年来我国自然灾害频发。今年下半年以来河南、陕西、山西等地极端强降雨事件造成了巨大的人民生命财产损失,牵动了亿万人的心。这些极端气候事件也再次给人们敲响气候变化的警钟,急需对气候变化作出高质量、可靠的预测,这也对高分辨率古气候变化研究提出了更高的挑战。
  树木年轮定年准确、分辨率高、时间序列连续,在过去千年来气候变化研究中有着不可替代的作用。中国科学院地球环境研究所树木年轮研究课题组首次利用湖南慈利地区的黄杉这一树种开展研究,利用树轮早材和整轮宽度分别重建了1876年以来6-8月scPDSI(方差解释量48.82%)和6-7月相对湿度(方差解释量46.79%)变化历史。发现1876-2000年间研究区夏季气候存在一个长期变湿的趋势,2000年之后迅速变干,许多黄杉树冠出现枯萎现象。夏季最干(2006–2015)和最湿润(1943–1955)的时期都出现在1940年之后,10个最干旱年份中的40%发生在21世纪。总的来说,研究区夏季水文气候变化日益加剧,近十年尤为显著。
  

研究区概况

  (红色三角为采样点,黄色圆点为气象站,蓝色方块为对比点。TREWLW分别代表树轮宽度、早材和晚材宽度)

   

  湖南慈利夏季干旱指数(scPDSI、相对湿度)重建 cg

  (a)(e)为重建和观测记录对比,(b)(f)为重建和观测记录的高频对比;(d)(h)为重建的21年滑动方差分析

  研究揭示我国长江中游地区夏季水文气候变化与同期温度在年代际尺度上呈反相关关系,受太平洋年代际振荡(PDO)、西太平洋副热带高压(WPSH)和ENSO变化的共同影响。该研究不仅为全面理解我国长江流域水文气候变化的时空特征提供了支持,也为水文气候异常的诊断和预测提供了科学数据。
  本文于2021年10月20日在线发表于Climate Dynamics,论文第一作者为蔡秋芳研究员,蔡秋芳研究员和刘禹研究员为共同通讯作者。研究得到中国科学院战略性先导科技专项(XDB40010300)和国家自然科学基金(41671212)的共同资助。
  全文详见:Qiufang Cai, Qian Hengjun, Yu Liu, Congxi Fang, Hanyu Zhang, Qiang Li, Changfeng Sun, Huiming Song, Ruoshi Liu, Junyan Sun. Recent intensification of hydroclimatic change in the middle reaches of the Yangtz River Basin driven by PDO, ENSO and WPSH. Climate Dynamics, 2021, https://doi.org/10.1007/s00382-021-05990-8

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