我國東北地區生態系統對溫度變化較敏感,近年來的升溫已導致永久凍土部分融化、生長季延長、樹木死亡等生態問題。較短的器測資料導致科研人員對升溫的起始時間認識不足,而以工業革命以來的強烈升溫作為特徵的全球變暖(年均溫)和我國東北地區的溫度變化具有不可對比性,這是由於當前東北地區仍沒有一條器測時代之前的高解析度年均溫變化重建序列。
中國科學院地球環境研究所樹輪實驗室的研究人員利用東北地區的油松年輪穩定氧同位素(δ18O)首次定量重建了東北地區年均溫變化,方差解釋量達46.6%。重建與中高緯歐亞大陸溫度變化空間相關顯著,也與周邊其餘水文氣候重建同步變化。我國東北溫度內部變率大時,十年到多十年周期顯著;進一步研究發現,重建主要受EASM和NAO影響。重建與幾個重建的北半球年均溫序列存在負相關關係,說明了東北溫度與北半球溫度變化存在差異,該差異主要存在於1950s之前,1850s至1950s年間,我國東北平均溫度些微下降。增溫始於1950s,其增幅為過去兩個世紀以來的最大,這暗示了若1950s以來的增溫持續,將給我國東北的森林生態系統和凍土生態系統帶來負面影響。
該研究是我國第一個基於樹輪δ18O的溫度定量重建工作,其主要機制可解釋如下:採樣點土壤層鬆散較厚,秋冬的雨雪在低溫(兩個生長季之間平均溫度低於0℃)條件下堆積在土壤表面或儲存在土壤中,低溫導致土壤水分蒸發降低,在來年生長季初期被油松根系吸收,隨後春夏的降水也被根系立即吸收;東北地區降水δ18O存在顯著的「溫度效應」(即降水δ18O與溫度存在正相關關係,R2=0.54),因此,樹輪δ18O可反映全年溫度變化。
相關研究成果以Delayed warming in Northeast China:Insights from an annual temperature reconstruction based on tree-ring δ18O為題,發表在Science of the Total Environment上,地球環境所副研究員李強為論文第一作者,研究員劉禹為論文通訊作者。研究工作得到國家自然科學基金,中科院「西部青年學者」計劃、青年創新促進會等的支持。
論文連結
東北南部年均溫重建(中)與NAO(上)和北半球年均溫重建(下)對比
【來源:中國科學院科技產業網】
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