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近200年来秦岭2-4月历史气温重建与空间差异

本站小编 Free考研考试/2021-12-29

侯丽¹^,²^,, 李书恒¹^,²^,, 陈兰¹^,², 史阿荣¹^,², 白红英¹^,², 王俊¹^,²

1. 西北大学城市与环境学院,西安 710127

2. 西北大学陕西省地表系统与环境承载力重点实验室,西安 710127

Reconstruction of the historical temperature from February to April of the Qinling Mountains in recent 200 years

HOULi¹^,²^,, LIShuheng¹^,²^,, CHENLan¹^,², SHIArong¹^,², BAIHongying¹^,², WANGJun¹^,²

1. College of Urban and Envirormental Science, Northwest University, Xi'an 710127, China

2. Shaanxi Key Laboratory of Earth Surface System and Environmental Carrying Capacity, Northwest University, Xi'an 710127, China

通讯作者:通讯作者：李书恒（1980- ）,女,山西忻州人,副教授,硕士生导师,主要从事古气候变化研究。E-mail: lish@nwu.edu.cn
收稿日期:2017-03-15
修回日期:2017-06-12
网络出版日期:2017-08-10
版权声明:2017《地理研究》编辑部《地理研究》编辑部
基金资助:

国家林业公益性行业科研专项（201304309）

陕西省自然科学基金项目（2014JQ5172）

黄土与第四纪地质国家重点实验室开放基金（SKLLQG1611）

作者简介:
-->作者简介：侯丽（1993- ）,女,山西晋中人,硕士,主要从事树木年轮与气候变化研究。E-mail: 18829590903@163.com

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摘要
利用改进的PPR（point-by-point regression）方法,将气温相关系数图与搜索圆进行加权平均得到搜索系数图,选取出秦岭气象站点与气温显著相关的树轮宽度年表,重建了秦岭地区32个气象站点1835-2013年冬末初春2-4月的平均气温。同时在考虑到南北坡差异的影响下,采用基于DEM的克里金（Kriging）插值法,将各气象站点重建序列进行插值,获取了秦岭的历史气温面域数据。取通过检验气象站点重建序列的平均值作为秦岭近200年来2-4月历史气温,重建结果表明：近200年来秦岭地区存在1835-1869年、1874-1886年、1918-1925年、1960-1998年四次偏冷期以及1887-1917年、1926-1959年、1999-2013年三次偏暖期。小波分析显示重建序列存在2~3年、2~5年、7~11年、11年准周期变化。秦岭南北坡冬末初春气候变化整体趋势较一致,但以1959年为转折点,1959年之前北坡较南坡气温变化剧烈,之后南坡比北坡剧烈。插值结果表明秦岭气温受地形影响显著,偏冷期的气温波动值比暖期低1 ℃左右,偏暖期的最低温有逐渐上升趋势。从空间差异来看插值结果发现坡向差异较为明显,北坡气温变化幅度除1960-1998年偏冷期为16.57 ℃外,基本呈缩小趋势,而南坡无明显变化。

关键词：改进PPR;树轮宽度;气温重建;历史气温插值
Abstract
In the study, we applied a revised PPR (point-by-point regression) method to obtain the search coefficient chart based on the weighted average values of the temperature-related coefficients and the search circles. The tree-ring width chronologies significantly correlated with the air temperature of the meteorological stations in the Qinling Mountains region were selected to reconstruct the average temperatures from February to April during 1835-2013 at 32 meteorological stations. Considering the variations between the north and south slopes, the reconstructed sequences of the meteorological stations were interpolated by the Kriging based on DEM. The average values of the reconstructed sequence of the meteorological stations were used as the historic temperatures from February to April during recent 200 years in the Qinling Mountains region. The reconstructed results show that: in the 200 years, the Qinling Mountains region experienced four colder periods (1835-1869, 1874-1886, 1918-1925 and 1960-1998), and three warmer periods (1887-1917, 1926-1959 and 1999-2013). Wavelet analysis indicates that there were multi-scale cycles such as 2 to 3 years, 2 to 5 years, 7 to 11 years and 11 years in the reconstructed sequence. The overall trend of temperature change on the north and south slopes of the Qinling Mountains is consistent with that from late winter to early spring, and 1959 is the turning point. The temperature on the north slope changed more sharply than that on the south slope before 1959, while the more severe opposite characteristic occurred after 1959. The interpolation results show that the temperatures of the Qinling Mountains were significantly affected by the topographic factor. The range of about 1 ℃ in the colder period is lower than that in the warmer period. In addition, there was a rising trend of the lowest temperatures in the warmer period. The interpolation results show significant differences between the north and south slopes. The ranges of temperature on the north slope presented a declining trend (except the period 1960-1998, the range of temperature change was 16.57 ℃), while there was no significant change on the south slope.

Keywords：revised PPR;tree-ring width;temperature reconstruction;interpolation of historic temperature data

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侯丽, 李书恒, 陈兰, 史阿荣, 白红英, 王俊. 近200年来秦岭2-4月历史气温重建与空间差异[J]. , 2017, 36(8): 1428-1442 https://doi.org/10.11821/dlyj201708003
HOU Li, LI Shuheng, CHEN Lan, SHI Arong, BAI Hongying, WANG Jun. Reconstruction of the historical temperature from February to April of the Qinling Mountains in recent 200 years[J]. 地理研究, 2017, 36(8): 1428-1442 https://doi.org/10.11821/dlyj201708003

1 引言

鉴于树木年轮资料具有定年准确、连续性强、分辨率高等特点,长期以来受到高度重视^[1]。重建历史气候,研究过去气候变化对深入认识气候变化规律,诊断20世纪气候增暖的历史地位具有重要意义^[2-4]。目前古气候重建研究方法分为三种：综合比例法、气候场重建法、状态空间模型^[5-8]。综合比例法和气候场重建法是较为常用的统计方法^[9]。与综合比例法相比,气候场重建法可以用重建的空间信息研究其对外部强迫（火山、太阳辐射等）的响应时段,具有明显的优势^[10,11],同样,状态空间模型也考虑到了外部驱动因子对气候的影响,但是该方法目前应用较少^[5,12]。气候场重建法不仅能提供时间和空间两方面的信息,同时有预测空间模式的优势,且重建的低频变化的系统误差较小^[5,9],在树轮气候学中有所应用^[13,14]。其中,点对点回归方法（point-by-point regression,PPR）是基于主成分分析,通过一定半径搜索树轮数据以用来重建单个格点或气象站气候序列（单一预报量）的方法^[15-17]。利用PPR方法对区域内所有气候点进行空间重建,有利于通过对比重建和模拟结果来理解其内在的驱动机制^[18],以及为不同区域过去气候时空变化差异研究提供了可能^[19],在树轮气候学有较多应用。例如Cook等采用PPR法利用树轮网格点重建了美国西部的PDSI序列^[15,20];Meko利用248个树轮网络重建了美国和加拿大的干旱历史^[21];Cook等利用PPR方法重建了地中海夏季古气候^[22];Cook等使用PPR方法利用大量树轮数据重建了亚洲的季风空间型随时间的变化过程^[23]。在中国,方克艳利用PPR方法重建了西北地区26个气象站点的降水,并分析了与亚洲季风动态的联系^[18]。PPR方法实现了单点到多点的气候重建,从而可以更好地了解气候变化信息^[18]。秦岭作为中国重要的地理分界线,树轮研究工作开展较多。20世纪90年代科学家初步开展了秦岭的树轮研究并指出其气候学意义^[24-26]。21世纪初期,大量的树轮研究在秦岭地区开展。在秦岭中部地区,利用树轮宽度重建了秦岭镇安、佛坪等地的初春气温^[27-31],太白山1-3月的平均最低气温^[32],秦岭中部1-7月平均气温^[33];对秦岭南北坡的不同时段气温进行重建并发现了南北坡树木生长对气候响应的差异^[34-36]。在秦岭西部地区重建了石门山5-7月气温,并对整个西秦岭地区2-7月的气温进行重建^[37,38]。秦岭东部地区的华山、伏牛山以及整个东秦岭均利用树轮宽度进行了气温重建且分析了制约当地树木生长的限制因子^[39-42]。利用树轮宽度对石门山、太白山、华山的气候响应分析重建了各地区不同时段的降水^[24,35,43]。此时期树轮对气候的响应多为单点气候重建。近来,对西秦岭利用树轮宽度和冰芯重建了西秦岭的气温和异常降水,研究表明西秦岭山脉有更剧烈的气温变化^[44,45]。综上所述,秦岭地区基于树轮宽度的重建工作主要是针对个别站点或者小范围区域的。本文对秦岭利用改进的PPR方法开展区域气候重建,将重建的多个气象站点气象数据基于DEM进行插值,以期实现秦岭古气候面域重建,更大范围的理解秦岭气候变化机制及整体演变信息。

2 研究方法与数据来源

2.1 研究区概况

秦岭是横贯于中国中部东西走向的巨大山脉,西起白石山,北临渭河,南面汉江,位于103°E~114°E、32°N~35°N,从西向东依次分为西秦岭、中部秦岭和东秦岭^[46,47]。本文所研究的秦岭区域位于105°E~111°E、32°N~35°N（图1）。秦岭山脉平均海拔2000 m以上,主峰太白山^[46]。在亚洲季风及海拔的共同作用下,秦岭北坡形成了相对干燥的温带季风气候,南坡为相对湿润的亚热带季风气候^[34,46]。秦岭植被的垂直地带性特征显著,北坡的垂直分异规律为：山地农耕植被带—山地落叶阔叶林带—山地针叶林带—高山灌丛草甸带;南坡为：盆地丘陵农耕带—低山丘陵落叶阔叶林带—山地落叶阔叶林带—亚高山针叶林带—高山灌丛草甸带^[46]。

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图1秦岭气象站与树轮样点分布图
-->Fig. 1Distribution of meteorological stations and tree-ring sample sites in Qinling Mountains
-->

2.2 数据来源

本文中用到的气象数据为秦岭32个气象站1959-2013年的月平均气温与降水数据（城固气象站的气象数据为1971-2013年）,个别站点的缺省数据用多年平均值代替。本文还使用了秦岭地区及临近的CRU TS3.23 1951-2013年的格点数据（http://badc.nerc.ac.uk/browse/badc/cru/data/cru ts/cru/cru ts 3.23),分辨率为0.5°×0.5°。
用于重建秦岭区域气温的树轮数据（表1）来自于本区域6条已发表研究成果^[28,31]、3条国际树轮数据库（ITRDB)以及23条新采集的树轮数据。最终一共有32条数据用于本研究,树轮数据在秦岭的东中西部均有分布。2013-2016年在镇安、佛坪、光头山、太白、朱雀、光秃山进行采样,采样点的土壤类型为亚高山草甸土,每个样点选取15~30棵树,利用生长锥从胸高位置按照不同的方向采集两个树芯,装入纸筒并记录编号。
Tab. 1
表1
表1研究所用年表及样点的基本信息
Tab. 1Basic chronologies information and sample sites

区域	序列号	经度	纬度	树种	海拔(m)	起始年	SSS≥0.85起始年	来源
华山	CHIN056	110°05′E	34°28′N	华山松	1950	1458	1508	ITRDB
华山	CHIN057	110°05′E	34°28′N	华山松	2050	1596	1606	ITRDB
华山	CHIN058	110°05′E	34°28′N	华山松	2000	1598	1599	ITRDB
佛坪	FP2	107°50′E	33°41′N	秦岭冷杉	2350	1841	1858	刘洪滨等^[28]
佛坪	FP3	107°48′E	33°39′N	铁杉	1540	1568	1632	刘洪滨等^[28]
佛坪	FPA	107°48′E	33°43′N	铁杉	2838	1605	1639	刘洪滨等^[28]
佛坪	FPB	107°48′E	33°43′N	秦岭冷杉	2838	1789	1827	刘洪滨等^[28]
镇安	ZA1	108°45′E	33°25′N	秦岭冷杉	2500	1618	1755	刘洪滨等^[31]
镇安	ZA2	108°50′E	33°25′N	铁杉	2200	1856	1874	刘洪滨等^[31]
镇安	GDF1	108°23′49″E	33°23′49″N	冷杉	2250	1878	1894	采集
镇安	GDF2	108°36′48″E	33°23′50″N	冷杉	2290	1871	1892	采集
佛坪	GWT1	107°51′9″E	33°41′12″N	冷杉	2221	1920	1938	采集
牛背梁	NBL	108°59′E	33°52′N	冷杉	2592	1856	1940	采集
牛背梁	CDS1	108°58′50″E	33°52′N	冷杉	2597.3	1908	1930	采集
牛背梁	CDX1	108°59′E	33°52′N	冷杉	2557.7	1913	1934	采集
牛背梁	CTM	108°59′E	33°52′N	冷杉	2355.7	1960	1964	采集
牛背梁	NTM1	108°59′E	33°52′N	冷杉	2399	1956	1966	采集
牛背梁	NTM2	108°59′E	33°52′N	冷杉	2425.5	1856	1964	采集
光秃山	SCK1	108°46′21″E	33°50′47″N	冷杉	2550.5	1947	1973	采集
光秃山	SCK2	108°46′33″E	33°50′48″N	冷杉	2564.7	1845	1965	采集
光秃山	SCK3	108°46′13″E	33°50′42″N	冷杉	2522.1	1955	1964	采集
光头山	DST	108°47′11″E	33°51′20″N	冷杉	2831.24	1923	1955	采集
光头山	SPZ	108°46′36″E	33°51′07″N	冷杉	2627	1886	1960	采集
太白山	YWD	107°46′E	33°56′N	红杉	3200-3321	1727	1849	采集
太白山	YWDZ	107°46′E	33°50′-55′N	红杉	3093-3124	1897	1912	采集
太白山	SBS1	107°48′30″E	34°0′6″N	红杉	3206	1849	1858	采集
太白山	SBS2	107°48′33″E	34°0′23″N	红杉	3062	1845	1879	采集
太白山	SBS3	107°48′37″E	34°0′22″N	红杉	3068	1850	1877	采集
太白山	SBS4	107°48′14″E	33°59′49.19″N	红杉	3402.5	1822	1952	采集
太白山	SBS5	107°48′4″E	33°59′29″N	红杉	3346.4	1879	1958	采集
太白山	SBS6	107°48′31″E	34°0′N	红杉	3213.7	1902	1915	采集
朱雀	CDD	108°36′06″E	33°50′05″N	冷杉	2640	1948	1959	采集

注：红杉均指太白红杉,ITRDB为国际树轮数据库,SSS为子样本信号强度。

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所有年表均按国际树轮数据库标准进行处理,最终用于重建的年表采取SSS≥0.85的可靠年表部分^[48]。新采的样本依据国际树轮数据库的标准进行,之后对样本进行晾干、固定、打磨^[49],使用LINTAB轮宽分析仪进行测量（2016年采集的样本使用WinDENDRO进行了测量^[50]）,利用COFECHA^[51]程序进行交叉定年及结果检测,去除腐芯、破损、相关性差的样条序列,通过Arstan^[52]程序进行去趋势化和标准化,对序列进行拟合以消除掉与树龄的相关影响以及保存序列中长期气候波动信息^[53]。进行生长趋势的拟合时,主要采用负指数函数或线性函数进行拟合,不符合这两种函数曲线的树轮序列利用样条函数进行拟合。GWT1（步长32a）、CDX1（步长20a）、CTM（步长20a）、DST（步长32a）、CDD（步长32a）5个树轮序列采用样条函数进行生长趋势拟合,其余树轮序列采用负指数函数和线性函数进行拟合。最后采用双权重平均法合成树轮宽度年表^[52]。

2.3 研究方法

传统的PPR方法选取一定搜索半径内的树轮年表作为预报因子,即在一定半径的正圆形范围内的树轮年表来进行区域气候重建,这种方法适用于气候空间分布特征较均一的情况^[18]。中国气候地域特征差异显著,区域差异大,方克艳等将PPR方法应用于西北地区时,考虑到区域差异大,气候与邻近地区的相关表现出一定的方向性,因此以气象站与CRU TS3降水数据的相关系数线来代替搜索半径确定重建年表^[18]。
秦岭地形复杂,局地气候特征明显,树木生长对气温响应较强。按照已有研究^[18],选用秦岭地区及临近的CRU TS3.23（0.5°×0.5°）1951-2014年气温格点数据,计算其与秦岭32个气象站的相关系数,得到相关系数图。选取搜索系数大于0.96范围内、邻近气象站的树轮年表进行气候重建。为保证重建结果的稳定性,将选取的年表与对应气象站的数据进行相关分析,剔除掉相关性差的年表,将相关性高、气候信号显著的年表合成最终年表。因标准年表包含更多的低频信息,故采用标准年表（STD）来进行气温重建。
表2为秦岭树轮宽度标准年表的统计特征。平均敏感度反映的是树木轮宽年际间变化幅度,敏感度越大,说明树木对外界环境因子的变化越敏感^[54]。各年表的平均敏感度在0.14~0.21之间,说明树木生长对环境响应较敏感。表中一阶自相关系数均较高,表明树木生长明显受到前期树木生长影响。EPS及信噪比除柞水年表较低外,其余年表值相对较高,说明年表中含有较多的环境信息。第一主成分的解释量大部分未超过30%。这可能是由于年表合成时搜索的最终年表所处的坡向及海拔不同,其生长环境有所差异。
Tab. 2
表2
表2秦岭树轮宽度标准年表统计特征
Tab. 2Statistics of standard tree-ring width chronologies in Qinling Mountains

统计量	平均敏感度	标准差	一阶自相关系数	树间平均相关系数	信噪比	样本总体代表性	第一主成分所占方差量	SSS>0.85的第一年（树数）
宝鸡年表	0.2	0.27	0.62	0.44	10.59	0.91	23.6	1624（11）
岐山年表	0.16	0.27	0.69	0.63	15.18	0.94	25.1	1783（18）
眉县年表	0.15	0.27	0.68	0.49	13.55	0.93	22.6	1674（7）
周至年表	0.18	0.20	0.41	0.31	7.86	0.89	19.6	1549（22）
户县年表	0.15	0.19	0.57	0.48	25.72	0.96	35.2	1869（12）
长安年表	0.17	0.20	0.44	0.32	8.77	0.90	17.5	1549（24）
蓝田年表	0.18	0.19	0.39	0.32	9.13	0.90	19.8	1549（23）
渭南年表	0.18	0.20	0.38	0.32	9.70	0.91	20	1549（22）
华县年表	0.18	0.20	0.39	0.33	9.98	0.91	19.5	1549（22）
华阴年表	0.20	0.21	0.34	0.33	14.85	0.94	26.7	1525（13）
潼关年表	0.17	0.19	0.40	0.32	8.90	0.90	21	1545（21）
洛南年表	0.18	0.20	0.38	0.32	9.23	0.90	19.7	1549（23）
凤县年表	0.21	0.35	0.66	0.49	14.78	0.94	33.7	1858（12）
太白年表	0.15	0.27	0.68	0.53	10.64	0.91	18.9	1789（21）
略阳年表	0.15	0.20	0.60	0.50	21.28	0.96	35.7	1848（10）
留坝年表	0.15	0.19	0.58	0.65	11.20	0.92	18	1708（22）
洋县年表	0.15	0.20	0.60	0.67	13.49	0.93	22.5	1712（18）
城固年表	0.15	0.19	0.57	0.55	23.64	0.96	38.8	1850（9）
汉中年表	0.15	0.20	0.60	0.52	32.32	0.97	39.7	1849（9）
勉县年表	0.15	0.20	0.59	0.62	13.02	0.93	20.9	1770（20）
佛坪年表	0.14	0.19	0.52	0.53	27.63	0.97	32.5	1858（15）
宁陕年表	0.15	0.20	0.58	0.65	13.83	0.93	20.9	1771（20）
石泉年表	0.15	0.20	0.59	0.64	13.90	0.93	22.1	1755（19）
汉阴年表	0.15	0.20	0.57	0.65	20.14	0.95	23.6	1755（18）
紫阳年表	0.16	0.27	0.68	0.60	18.92	0.95	22.8	1790（21）
安康年表	0.15	0.27	0.69	0.56	19.71	0.95	23.4	1790（21）
镇安年表	0.18	0.20	0.38	0.33	9.30	0.90	18.8	1549（23）
旬阳年表	0.18	0.19	0.39	0.32	9.37	0.90	20.1	1549（22）
柞水年表	0.17	0.23	0.55	0.54	1.54	0.61	27.7	1742（7）
洛南年表	0.18	0.20	0.38	0.32	9.23	0.90	19.7	1549（23）
丹凤年表	0.18	0.19	0.39	0.31	8.79	0.90	20.2	1549（22）
山阳年表	0.18	0.20	0.40	0.32	9.25	0.90	19.6	1549（22）

注：SSS为子样本信号强度。

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通过利用Dendroclim 2002对年表与气象站的月平均气温、月降水量进行相关分析,选定最佳组合时段进行重建^[52]。对各气象站点的气候要素进行重建后,采用基于DEM的克里金（Kriging）插值法,将各气象站点重建序列进行插值,实现从单点气候重建到面域气候重建的转变以获取秦岭地区的历史气温面域数据。

3 结果分析

3.1 年表与逐月气象因子相关分析

如图2,32个气象站点与树轮标准化年表相关分析表明：秦岭地区年表与气温相关性显著好于降水与年表的相关。从整体上来看,大部分气象站显示出与初春气温的显著正相关以及四月降水的负相关,这与已有的研究结果一致^[24-31,33]。秦岭地区海拔高,气候湿润,树木生长需要较高的温度支持,初春气温逐渐回升偏高时,树木生长期便会提前,气温成为树木生长的限制因子,形成较宽的年轮^[30-33]。此外,秦岭中部和西部的气象站还表现出与5月和6月气温的显著正相关,相关性显著高于东部地区,而东部地区则与5月和6月的气温呈负相关关系。与4月降水的负相关可能是当降水较多时,气温会有所下降,以及秦岭气候湿润,过多降水反而会抑制植物生长。秦岭中部及东部地区还表现出与前一年11月降水负相关,尤其是东部地区。同时,东部地区的年表与当年5月和6月有显著的正相关关系。综上所述,秦岭气温与降水对树木生长均有一定的影响,但气温的影响显著好于降水。树木生长与气温有更直接的关系且2-4月的气温与标准年表的相关性最高,故最终选取2-4月的平均气温进行秦岭各气象站的气温重建。

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图2年表与气象站气温、降水相关分析
-->Fig. 2Correlation of temperature and precipitation between the meteorological stations and the chronologies
-->

3.2 回归方程的建立与检验

以树轮标准年表（STD）为自变量,以秦岭各气象站2-4月的月平均气温作为应变量,根据经验建立线性回归方程,重建恢复秦岭地区2-4月的历史气温。回归方程稳定性的检验采用逐一剔除法^[55],以及传统的交叉检验分析。逐一剔除法结果（表3）表明重建的回归方程是稳定的,回归方程和逐一剔除法检验结果接近。其中,除商南、山阳、柞水、紫阳、丹凤5个站点外,其余各站点的相关系数均在0.4以上且复相关系数及F值检验置信度均超过了99%。D-W值主要用于检验回归方程的一阶自相关性^[56]。误差缩减值除上述5个站点外均接近于0.3,符号检验、乘积平均值置信度在99%以上,检验结果表明重建方程是稳定可靠的。
Tab. 3
表3
表3回归模型检验统计量
Tab. 3Calibration and verification statistics of regression model

	标准估计误差	复相关系数	方差解释量	调整自由度后方差解释量	F检验值	P检验	D-W值	乘积平均值检验	误差缩减检验
宝鸡	0.83	0.32	0.32	0.31	24.13	0.0001	1.44	12.93	0.35
岐山	0.85	0.41	0.41	0.40	35.37	0.0001	1.79	6.97	0.43
凤县	0.89	0.22	0.22	0.20	13.59	0.0001	1.81	4.88	0.22
太白	1.03	0.20	0.20	0.19	12.81	0.001	1.51	4.31	0.21
眉县	0.92	0.40	0.40	0.36	31.27	0.0001	1.56	5.89	0.39
佛坪	1.05	0.31	0.31	0.26	18.79	0.0001	1.25	6.6	0.27
留坝	0.81	0.16	0.16	0.14	9.62	0.003	1.72	7.17	0.16
略阳	0.83	0.21	0.21	0.20	13.4	0.001	1.85	5.89	0.21
勉县	0.79	0.31	0.31	0.30	23.26	0.0001	1.48	4.75	0.24
汉中	0.89	0.20	0.20	0.19	12.88	0.001	1.15	6.37	0.2
城固	0.79	0.23	0.23	0.21	11.69	0.001	1.38	6.34	0.23
洋县	0.6	0.52	0.52	0.48	50.23	0.0001	1.86	13.78	0.51
周至	1.03	0.50	0.50	0.46	46.07	0.0001	1.52	7.77	0.47
户县	1.17	0.25	0.25	0.23	16.68	0.0001	1.06	5.5	0.25
长安	0.77	0.50	0.50	0.47	47.38	0.0001	1.65	11.6	0.48
柞水	1.8	0.05	0.05	0.03	2.72	0.103	0.34	9.18	0.05
宁陕	0.71	0.27	0.27	0.25	18.63	0.0001	1.57	5.87	0.3
镇安	1.16	0.32	0.32	0.30	24.05	0.0001	1.41	11.14	0.32
石泉	0.72	0.27	0.27	0.26	17.76	0.0001	1.92	4.32	0.26
汉阴	0.79	0.24	0.24	0.22	16.4	0.0001	1.32	5.23	0.31
安康	0.83	0.32	0.32	0.31	24.12	0.0001	1.44	12.92	0.35
紫阳	1.085	0.05	0.05	0.03	2.84	0.09	1.25	1.39	0.09
旬阳	1.13	0.18	0.18	0.16	11.06	0.001	0.97	6.08	0.2
潼关	1.13	0.36	0.36	0.34	29.24	0.0001	1.43	14.3	0.37
渭南	1.03	0.28	0.28	0.26	19.98	0.0001	1.23	8.31	0.28
华县	0.81	0.19	0.19	0.17	11.18	0.001	1.47	8.54	0.17
华阴	0.89	0.27	0.27	0.26	18.47	0.0001	1.2	14.82	0.27
蓝田	0.87	0.20	0.20	0.13	8.66	0.005	1.2	6.57	0.17
洛南	0.86	0.26	0.26	0.25	17.74	0.0001	1.44	8.32	0.27
山阳	1.01	0.04	0.04	0.02	2.04	0.16	1.14	4.67	0.05
丹凤	1.03	0.08	0.08	0.06	4.16	0.045	1.19	3.42	0.09
商南	1.01	0.03	0.03	0.01	1.76	0.19	1.54	2.27	0.04

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3.3 重建秦岭地区2-4月平均气温

根据上文建立的32个气象站点回归方程重建秦岭地区2-4月平均气温。其中重建时段最长的是华县等13个站点,为1458-2013年;所有气象站重建的公共时段为1835-2013年共179年。除商南、山阳、柞水、紫阳、丹凤5个未通过检验的气象站点,取其余气象站点重建序列（公共区间）的平均值,计算秦岭地区2-4月的历史气温变化（图3）。

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图31835-2014年秦岭2-4月平均气温重建：(a) 平均气温重建,(b) 器测时期器测值与重建值对比图
-->Fig. 3Reconstruction of average temperatures from February to April during 1835-2014: (a) Reconstruction of mean temperature; (b) Comparison of measured and reconstructed values
-->

从重建结果可以看出秦岭地区1835-2013年2-4月冬末初春阶段有明显的三次偏暖期和四次偏冷期,其中低于多年平均气温（8.67 ℃）的偏冷期有1835-1869年、1874-1886年、1918-1925年、1960-1998年,高于多年平均气温的偏暖期为1887-1917年、1926-1959年、1999-2013年。总体来看,秦岭地区历史时期2-4月平均气温冷暖交替变化。19世纪中后期气温波动降低,1862年达重建时段最低温7.66 ℃,低于距平1.01 ℃;19世纪后期气温开始回升,经历31年暖期后,迎来一个短时期的偏冷期;20世纪20年代后期气温回升,并在1953年达到重建时段最高温9.68 ℃,高于距平1.01 ℃;20世纪中期气温开始下降,并迎来重建时段最长的冷期,达39年;20世纪末气温开始快速回升。与秦岭地区相关研究相比,变化趋势较为一致^[28],均表现出19世纪中后期的显著冷期与20世纪中叶之前的暖期,以及20世纪后叶的变冷阶段。这再次论证了本文重建结果的可靠性。
小波分析可以将时间序列分解为时间和频率空间,能够识别时间序列的主要周期及其随时间的变化^[57,58]。对秦岭2-4月平均气温重建序列采用小波方法（Morlet子波）分析其周期变化^[59,60],所用软件为Matlab R2014a。结果如图4所示,秦岭的重建序列存在2年~3年、2~5年、7~11年、11年（超过95%置信区间）几种准周期变化。1855-1870年为2年准周期变化,在1872年开始出现4~5年准周期变化并在1905年消失。1943年之后又开始出现2~5年准周期变化。1959-1978年存在7~11年的准周期变化,并且在1982年11年准周期变化再次出现,一直持续到21世纪初,且1978年和1999年前后存在小时段的2~3年准周期。综上所述,秦岭冬末初春近200年的平均气温变化在1959年前主要存在2~3年、2~5年的准周期变化,1959年后则主要受7~11年、11年尺度的波动影响。

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图4秦岭地区2-4月平均气温重建的小波功率谱分析
-->Fig. 4Wavelet power spectrum analysis of the reconstructed average temperatures from February to April in Qinling region
-->

秦岭地区与同期中国东部华中地区利用历史物候记录重建的气温变化趋势较一致^[61],秦岭在1920-1960年的气温上升率为0.044 ℃/a,20世纪末21世纪初气温上升率为0.066 ℃/a,即20世纪末气温的上升速度显著高于1920-1960年的上升速度。这在华中地区也有体现。但是秦岭地区在1870年、1920年、1960年反映的偏冷期均要晚于华中地区。与利用树轮宽度重建的1854-2010年川西高原北部初夏气温的变化相比^[62],川西高原初夏气温变化关于19世纪末期、20世纪30-60年代的暖锋、20世纪60-90年代的冷谷以及20世纪末至21世纪初的暖锋在秦岭地区均有体现。中国近百年平均气温变化与秦岭2-4月气温变化均显示出20世纪40年代以及20世纪末的增温现象^[63,64]。
植被对气候变化的响应会因坡向不同而产生差异^[35]。将秦岭各气象站点按照所处的位置分为南北坡,取南北坡各气象站点2-4月重建序列的平均值作为不同坡向的重建序列,比较南北坡气候变化的差异（图5）。秦岭南北坡2-4的平均气温在过去180年中整体变化趋势比较一致。南坡多年平均值高于北坡0.46 ℃。为了进一步了解秦岭近200年来2-4月气温变化对不同坡向的响应,将南北坡重建序列按照前文提到的冷暖期分别计算其气温倾向率（表4）,研究发现以1959年为转折点,1959年之前北坡偏冷期气温倾向率较南坡低,北坡偏暖期气温倾向率较南坡高,即在1959年之前北坡2-4月各冷暖期平均气温波动幅度大,各冷暖期气温变化较南坡剧烈;而在1959年之后北坡偏冷期的气温倾向率较南坡高,偏暖期的气温倾向率较南坡低,即1959年之后北坡2-4月各冷暖期平均气温波动幅度较南坡低,南坡各冷暖期气温变化较北坡剧烈,与器测时期的分析结论相同。

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图5秦岭南北坡2-4月平均气温重建
-->Fig. 5Reconstruction of average temperatures from February to April on south and north slopes of Qinling Mountains
-->

Tab. 4
表4
表4秦岭南北坡不同冷暖期的气温倾向率
Tab. 4Temperature tendency rate in colder and warmer periods on south and north slopes of Qinling Mountains

	年份	北坡(℃)	南坡(℃)
重建时期	1835-1869（冷期）	-0.0034	0.0023
	1874-1886（暖期）	0.0148	0.0202
	1887-1917（暖期）	0.003	-0.0028
	1918-1925（冷期）	-0.0198	-0.0003
	1926-1959（暖期）	0.0142	0.0055
	1960-1998（冷期）	0.0077	0.0012
	1999-2013（暖期）	0.027	0.0363
器测时期	1959-1998	0.0092	0.0042
器测时期	1999-2013	-0.017	-0.0224

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为从空间上更直观地理解秦岭冬末春初气温变化趋势及差异,利用树轮数据重建的27个气象站点重建序列实现从点到面域的转变。采用基于DEM的克里金插值法,同时考虑南北坡差异的影响,利用近年来秦岭气温相关研究中的太白山气温直减率,将重建气象站点2-4月平均气温进行插值,获得秦岭地区气温面域数据（图6）^[65-67]。太白山是秦岭最具代表性的地区^[46],故使用太白山的气温直减率来表征秦岭地区。由于重建时段为2-4月,所以本文用到的秦岭南坡气温直减率为0.512 ℃/100 m,北坡为0.501 ℃/100 m。从秦岭1835年以来各冷暖期2-4月平均气温重建图（图6）以及基于插值结果计算的秦岭不同冷暖期重建气温表（最低气温~最高气温）（表5）可以看出,秦岭2-4月历史气温的分布与山脉走向趋于一致,受地形影响显著。就整体趋势而言,秦岭地区在过去近二百年低温中心始终在太白山区域,高温中心分布在秦岭南部区域,尤其是东南部地区。暖期到来时,太白山冷谷范围缩小,秦岭南北坡低海拔地区气温普遍升高;相反,在偏冷期,太白山冷谷范围扩大,秦岭两坡气温降低。偏冷期的气温波动值普遍比暖期低1 ℃左右,最高温出现在1926-1959年偏暖期为12.04 ℃,最低温出现在1960-1998年偏冷期为-7.46 ℃。3个偏暖期的最低温呈上升趋势,偏冷期的最低温在1925年之前的3个时段也呈现出上升趋势,但是在1960-1998年偏冷期又出现下降趋势。

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图6秦岭1835年以来各冷暖期2-4月平均气温重建图
-->Fig. 6Reconstruction of average temperatures from February to April during the colder and warmer periods since 1835
-->

Tab. 5
表5
表5秦岭不同冷暖期的重建气温（最低气温 ~ 最高气温）
Tab. 5Reconstruction of temperature of Qinling Mountains in colder and warmer periods(minimum temperature ~ maximum temperature)

年份	秦岭气温（℃）	北坡气温（℃）	南坡气温（℃）
1835-1869（冷期）	-7.42~11.40	-7.42~9.22（16.64）	-6.12~11.40（17.52）
1874-1886（冷期）	-7.34~11.34	-7.34~9.18（16.52）	-6.03~11.34（17.37）
1887-1917（暖期）	-6.80~12.00	-6.80~9.30（16.1）	-5.55~12.00（17.55）
1918-1925（冷期）	-7.15~11.68	-7.15~8.95（16.1）	-5.87~11.68（17.55）
1926-1959（暖期）	-6.78~12.04	-6.78~9.31（16.07）	-5.53~12.04（17.57）
1960-1998（冷期）	-7.46~11.30	-7.46~9.11（16.57）	-6.15~11.30（17.45）
1999-2013（暖期）	-6.53~12.00	-6.53~9.50（16.03）	-5.27~12.00（17.27）

注：括号中均为最高气温与最低气温差值,即气温变化幅度。

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从不同坡向差异来看,北坡气温变化幅度除1960-1998年偏冷期为16.57 ℃外,基本呈缩小趋势,而南坡无明显变化。值得注意的是,在21世纪之前的偏暖期,秦岭北坡的气温是以长安、户县、周至、渭南、华山气象站点为增值中心,21世纪短短十几年中,秦岭北坡气温的增幅与增值中心均有极为明显的扩大现象。

4 结论

（1）本文基于改进的点对点回归方法,重建了秦岭地区27个气象站点的历史气温,且证明了改进的PPR方法适用于秦岭地区。并取27个气象站重建序列公共区间的平均值合成了秦岭地区近200年2-4月的平均气温序列,重建序列表明秦岭地区1835-2013年2-4月冬末初春平均气温序列经历了1835-1869年、1874-1886年、1918-1925年、1960-1998年四次偏冷期以及1887-1917年、1926-1959年、1999-2013年三次偏暖期。小波分析显示重建序列存在2~3年、2~5年、7~11年、11年准周期变化。
（2）秦岭地区重建结果与其他研究相比较为一致。与东部的华中地区相比,秦岭的偏冷期偏晚,但二者均表现出20世纪末气温的上升速率显著高于1920-1960年;与西部的川西高原冷暖期变化极为一致;与近百年的中国重建气温序列相比,均体现出20世纪40年代及20世纪末的气温呈上升趋势。
（3）基于DEM的克里金（Kriging）插值实现了秦岭地区重建历史气温由点到面域的转变,从整体趋势来看在过去近200年,秦岭气温受地形影响显著,低温中心始终在太白山区域,高温中心分布在秦岭南部区域,尤其是东南部地区。偏冷期的气温波动值普遍比暖期低1 ℃左右,偏暖期的最低温有逐渐上升的趋势,偏冷期的最低温在1925年之前的3个时段也出现逐渐上升趋势,但是在1960-1998年偏冷期又出现下降趋势。
（4）从时间序列来看,秦岭南北坡在过去近200年2-4月的平均气温整体变化趋势较为一致且南坡多年平均值要高于北坡0.46 ℃。但以不同冷暖期为划分依据计算南北坡气温倾向率,发现以1959年为转折点,1959年之前北坡2-4月各冷暖期平均气温波动幅度大,气温变化较南坡剧烈;1959年之后相反,南坡气温变化较北坡剧烈。从空间差异来看,通过插值结果发现坡向差异较为明显,北坡除1960-1998年偏冷期外,气温变化幅度基本呈缩小趋势,而南坡无明显变化。
The authors have declared that no competing interests exist.

参考文献原文顺序
文献年度倒序
文中引用次数倒序
被引期刊影响因子

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[6]	Jones P, Mann M.Climate over past millennia . Reviews of Geophysics, 2004, 42(2): 1-42.
[7]	Mann M E, Zhang Z H, Hughes M K, et al.Proxy-based reconstructions of hemispheric and global surface temperature variations over the past two millennia . Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 2008, 105(36): 13252-13257.
[8]	Rutherford S, Mann M E, Osborn T J, et al.Proxy-based Northern Hemisphere surface temperature reconstructions: Sensitivity to method, predictor network, target season, and target domain . Journal of Climate, 2005, 18(13): 2308-2329.https://doi.org/10.1175/JCLI3351.1 URL [本文引用: 1]摘要 Results are presented from a set of experiments designed to investigate factors that may influence proxy-based reconstructions of large-scale temperature patterns in past centuries. The factors investigated include 1) the method used to assimilate proxy data into a climate reconstruction, 2) the proxy data network used, 3) the target season, and 4) the spatial domain of the reconstruction. Estimates of hemispheric-mean temperature are formed through spatial averaging of reconstructed temperature patterns that are based on either the local calibration of proxy and instrumental data or a more elaborate multivariate climate field reconstruction approach. The experiments compare results based on the global multiproxy dataset used by Mann and coworkers, with results obtained using the extratropical Northern Hemisphere (NH) maximum latewood tree-ring density set used by Briffa and coworkers. Mean temperature reconstructions are compared for the full NH (Tropics and extratropics, land and ocean) and extratropical continents only, withvarying target seasons (cold-season half year, warm-season half year, and annual mean). The comparisons demonstrate dependence of reconstructions on seasonal, spatial, and methodological considerations, emphasizing the primary importance of the target region and seasonal window of the reconstruction. The comparisons support the generally robust nature of several previously published estimates of NH mean temperature changes in past centuries and suggest that further improvements in reconstructive skill are most likely to arise from an emphasis on the quality, rather than quantity, of available proxy data.
[9]	Mann M E, Rutherford S, Wahl E, et al.Testing the fidelity of methods used in proxy-based reconstruction of past climate . Journal of Climate, 2005, 18(20): 4097-4107.https://doi.org/10.1175/JCLI3564.1 URL [本文引用: 2]摘要 Two widely used statistical approaches to reconstructing past climate histories from climate 070705proxy070705 data such as tree rings, corals, and ice cores are investigated using synthetic 070705pseudoproxy070705 data derived from a simulation of forced climate changes over the past 1200 yr. These experiments suggest that both statistical approaches should yield reliable reconstructions of the true climate history within estimated uncertainties, given estimates of the signal and noise attributes of actual proxy data networks.
[10]	Waple A M, Mann M E, Bradley R S.Long-term patterns of solar irradiance forcing in model experiments and proxy based surface temperature reconstructions . Climate Dynamics, 2002, 18(7): 563-578.https://doi.org/10.1007/s00382-001-0199-3 URL Magsci [本文引用: 1]摘要 Comparisons are made of long-term empirical and model-estimated patterns of solar irradiance forcing during a 200-year period (1650-1850), which precedes any apparent anthropogenic influence on climat
[11]	Fischer E M, Luterbacher J, Zorita E, et al.European climate response to tropical volcanic eruptions over the last half millennium . Geophysical Research Letters, 2007, 34(5): 306-316.https://doi.org/10.1029/2006GL027992 URL [本文引用: 1]摘要 We analyse the winter and summer climatic signal following 15 major tropical volcanic eruptions over the last half millennium based on multi-proxy reconstructions for Europe. During the first and second post-eruption years we find significant continental scale summer cooling and somewhat drier conditions over Central Europe. In the Northern Hemispheric winter the volcanic forcing induces an atmospheric circulation response that significantly follows a positive NAO state connected with a significant overall warm anomaly and wetter conditions over Northern Europe. Our findings compare well with GCM studies as well as observational studies, which mainly cover the substantially shorter instrumental period and thus include a limited set of major eruptions.
[12]	Lee T C K, Zwiers F W, Tsao M. Evaluation of proxy-based millennial reconstruction methods . Climate Dynamics, 2008, 31(2): 263-281.https://doi.org/10.1007/s00382-007-0351-9 URL [本文引用: 1]摘要 A range of existing statistical approaches for reconstructing historical temperature variations from proxy data are compared using both climate model data and real-world paleoclimate proxy data. We also propose a new method for reconstruction that is based on a state-space time series model and Kalman filter algorithm. The state-space modelling approach and the recently developed RegEM method generally perform better than their competitors when reconstructing interannual variations in Northern Hemispheric mean surface air temperature. On the other hand, a variety of methods are seen to perform well when reconstructing surface air temperature variability on decadal time scales. An advantage of the new method is that it can incorporate additional, non-temperature, information into the reconstruction, such as the estimated response to external forcing, thereby permitting a simultaneous reconstruction and detection analysis as well as future projection. An application of these extensions is also demonstrated in the paper.
[13]	Cook E R, Briffa K R, Jones P D.Spatial regression methods in dendroclimatology: A review and comparison of two techniques . International Journal of Climatology, 1994, 14(4): 379-402.https://doi.org/10.1002/joc.3370140404 URL [本文引用: 1]摘要 We review and compare two alternative spatial regression methods used in dendroclimatology to reconstruct climate from tree rings. These methods are orthogonal spatial regression (OSR) and canonical regression (CR). Both the OSR and CR methods have a common foundation in least-squares theory and converge to the same solution when all p candidate tree-ring predictors of climate are forced into the model. However, the perfomance of OSR and CR may differ when only subsets p < p predictors are used. Theory cannot predict how either method is likely to perform when best-subset selection is applied, especially with regards to reconstruction accuracy. Consequently, empirical comparisons of OSR and CR are made using three tree-ring and climate networks from western Europe and eastern North America that have been used in previous dendroclimatic studies. These comparisons rely on a suite of regression model verification statistics to validate the accuracy of the climatic reconstructions produced by the best-subset models. The results indicate little real difference between OSR and CR, with each performing equally good or bad depending on the amount of recoverable climatic information in the tree rings. Canonical regression may perform slightly better in high signal-to-noise cases; conversely, OSR may perform slightly better when the signal-to-noise ratio is low. None of these apparent differences are large enough to select one method in preference to the other, however, and many more comparisons would be needed to determine if such indications are generally valid.
[14]	Neukom R, Luterbacher J, Villalba R, et al.Multiproxy summer and winter surface air temperature field reconstructions for southern South America covering the past centuries . Climate Dynamics, 2011, 37(1-2): 35-51.https://doi.org/10.1007/s00382-010-0793-3 URL Magsci [本文引用: 1]摘要 We statistically reconstruct austral summer (winter) surface air temperature fields back to AD 900 (1706) using 22 (20) annually resolved predictors from natural and human archives from southern South America (SSA). This represents the first regional-scale climate field reconstruction for parts of the Southern Hemisphere at this high temporal resolution. We apply three different reconstruction techniques: multivariate principal component regression, composite plus scaling, and regularized expectation maximization. There is generally good agreement between the results of the three methods on interannual and decadal timescales. The field reconstructions allow us to describe differences and similarities in the temperature evolution of different sub-regions of SSA. The reconstructed SSA mean summer temperatures between 900 and 1350 are mostly above the 1901-1995 climatology. After 1350, we reconstruct a sharp transition to colder conditions, which last until approximately 1700. The summers in the eighteenth century are relatively warm with a subsequent cold relapse peaking around 1850. In the twentieth century, summer temperatures reach conditions similar to earlier warm periods. The winter temperatures in the eighteenth and nineteenth centuries were mostly below the twentieth century average. The uncertainties of our reconstructions are generally largest in the eastern lowlands of SSA, where the coverage with proxy data is poorest. Verifications with independent summer temperature proxies and instrumental measurements suggest that the interannual and multi-decadal variations of SSA temperatures are well captured by our reconstructions. This new dataset can be used for data/model comparison and data assimilation as well as for detection and attribution studies at sub-continental scales.
[15]	Cook E R, Meko D M, Stahle D W, et al.Drought reconstructions for the Continental United States . Journal of Climate, 1999, 12(4): 1145-1162. [本文引用: 2]
[16]	Cook E R, Esper J, D'Arrigo R D. Extra-tropical Northern Hemisphere land temperature variability over the past 1000 years . Quaternary Science Reviews, 2004, 23(20-22): 2063-2074.https://doi.org/10.1016/j.quascirev.2004.08.013 URL摘要 The temperature signal in the ECS reconstruction is shown to be restricted to periods longer than 20 years in duration. After re-calibration to take this property into account, annual temperatures up to AD 2000 over extra-tropical NH land areas have probably exceeded by about 0.302°C the warmest previous interval over the past 1162 years. This estimate is based on comparing instrumental temperature data available up to AD 2000 with the reconstruction that ends in AD 1992 and does not take into account the mutual uncertainties in those data sets.
[17]	Brrffa K R, Jones P D, Wigley T M L, et al. Climate reconstrution from tree rings: Part 2, Spatial reconstruction of summer mean sea-level pressure patterns over Great Britain . Journal of Climatology, 1986, 6(1): 1-15.https://doi.org/10.1002/joc.3370060102 URL [本文引用: 1]摘要 We present a methodology for the reconstruction of spatial climate patterns over the British Isles using tree rings. The predictands are mean sea-level pressures averaged over May to July for a 16-point grid centred over the British Isles. The predictors are ring widths from a network of 14 oak tree-ring chronologies ( Quercus petraea Liebl. and Q. robur L.) in Britain and northern France. Major spatial modes of variance in the climate data are linked directly with those of the ring-width data via a series of principal component regressions. Reconstruction performance is assessed by examining calibration and verification statistics at individual grid points and for individual pressure principal component amplitudes. The reconstruction equations are examined in order to identify, region by region, which chronologies are most valuable. This diagnostic approach to reconstruction assessment, when coupled with information on the statistical quality of the chronologies themselves, can suggest areas where future field-work would be most valuable. Though limited in scale, these pressure reconstructions are the first to have been made using trees from maritime sites, and are the first to be comprehensively verified using independent pressure data.
[18]	方克艳. 近四百年来西北地区气候变化的树轮记录研究 . 兰州: 兰州大学博士学位论文, 2010.URL [本文引用: 6]摘要理解我国西北地区水文气候的时空特征及其与亚洲季风动态的联系对该地区水资源保护以及生态环境可持续发展具有重要意义。本文利用树轮指标探讨西北不同地区不同海拔高度树轮气候作用关系的异同,重建西北地区不同区域干旱指数和降水的变率,并探讨其与亚洲季风动态的联系。 (1)树轮年表建立本文首先讨论了同一采样点内树轮生长与气候关系出现分异的情况,以及树轮序列标准化过程中可能出现的始端拟合问题和末端拟合问题。针对这些问题,本文建议野外采样时详细记录每棵树的生境,分析单个树轮序列生长特征及其与气候的响应关系,剔除个别由于生境差异而出现不同的树轮气候响应特征的样芯,比较不同样芯轮宽指数与年表指数的差异,选择适合的拟合曲线处理那些发生较大生长干扰和存在始端拟合问题的样芯。 (2)树轮气候响应分析通过对祁连山东部的兴隆山、吐鲁沟和磨石沟三个山体树轮特征值和树轮气候响应关系的研究,发现区域树轮普遍表现出与温度负相关、与降水正相关以及与干旱指数更显著的正相关。结合阿尼玛卿山、祁连山中部和这三个山体的树轮指数的研究发现,树轮低频变化更多响应温度而高频变化更多响应降水；树种差异对树轮气候响应有影响,例如油松的树轮气候响应在高频上更显著而云杉的树轮气候响应在低频上更显著。通过对峨眉山和兴隆山顶部三个不同海拔样点的分析发现兴隆山顶部样点树轮生长表现出与干旱的负相关,峨眉山一个样点由于高位沼泽化的发展,导致该点干旱化趋势减弱。为了进一步了解树轮生长和树轮气候响应的时空特征,本文收集了西北地区的64个树轮年表的树轮网络。根据研究区树轮生长特征差异,将区域树轮生长划分为9个区,分区内部树轮共同信号强度的增强往往对应着气候极端事件的发生。西北地区多数树轮生长受到当年和前一年生长季干旱的限制。研究还发现树种差异和气候梯度都影响树轮气候响应关系,而气候的差异是影响树轮生长的主要因子。 (3)单点树轮干旱重建由于西北地区树木生长主要表现为受干旱影响,因此本文在西北不同地区利用树轮宽度重建了干旱干旱指数。研究分别重建了兴隆山和贵清山210年和391年以来干旱指数的变化,解释方差分别达到40%和49%。研究还对比分析了中东亚干旱半干旱地区和典型季风区区域干旱历史的异同。为了弥补我国南方可共享的树轮干旱重建的不足,还重建了横断山地区568年以来的干旱历史。基于中东亚干旱半干旱地区6个干旱重建与典型季风区7个干旱重建的对比研究发现,中东亚干旱半干旱地区东西部干旱历史区别大而典型,季风区南面和北面差别大。 (4)面域树轮干旱重建本文基于中国西北以及周边地区的干旱指数栅格数据把研究区划分为“西部区”和“东部区”,并根据研究区内部的130个树轮年表,分别重建了“西部区”1587年以来和“东部区”1660年以来的干旱历史。本文还采用“搜索相关系数”方法,探索了我国西北地区降水点对点的重建。基于我国西北地区26个基本站降水重建数据,本文对西北地区降水与太平洋和印度洋海温进行奇异值分解,找出了海温-西北降水遥相关作用的关键区域。 [Fang Keyan.Climate change over the past 400 years in northwestern China as inferred from tree rings . Lanzhou: Doctoral Dissertation of Lanzhou University, 2010.]URL [本文引用: 6]摘要理解我国西北地区水文气候的时空特征及其与亚洲季风动态的联系对该地区水资源保护以及生态环境可持续发展具有重要意义。本文利用树轮指标探讨西北不同地区不同海拔高度树轮气候作用关系的异同,重建西北地区不同区域干旱指数和降水的变率,并探讨其与亚洲季风动态的联系。 (1)树轮年表建立本文首先讨论了同一采样点内树轮生长与气候关系出现分异的情况,以及树轮序列标准化过程中可能出现的始端拟合问题和末端拟合问题。针对这些问题,本文建议野外采样时详细记录每棵树的生境,分析单个树轮序列生长特征及其与气候的响应关系,剔除个别由于生境差异而出现不同的树轮气候响应特征的样芯,比较不同样芯轮宽指数与年表指数的差异,选择适合的拟合曲线处理那些发生较大生长干扰和存在始端拟合问题的样芯。 (2)树轮气候响应分析通过对祁连山东部的兴隆山、吐鲁沟和磨石沟三个山体树轮特征值和树轮气候响应关系的研究,发现区域树轮普遍表现出与温度负相关、与降水正相关以及与干旱指数更显著的正相关。结合阿尼玛卿山、祁连山中部和这三个山体的树轮指数的研究发现,树轮低频变化更多响应温度而高频变化更多响应降水；树种差异对树轮气候响应有影响,例如油松的树轮气候响应在高频上更显著而云杉的树轮气候响应在低频上更显著。通过对峨眉山和兴隆山顶部三个不同海拔样点的分析发现兴隆山顶部样点树轮生长表现出与干旱的负相关,峨眉山一个样点由于高位沼泽化的发展,导致该点干旱化趋势减弱。为了进一步了解树轮生长和树轮气候响应的时空特征,本文收集了西北地区的64个树轮年表的树轮网络。根据研究区树轮生长特征差异,将区域树轮生长划分为9个区,分区内部树轮共同信号强度的增强往往对应着气候极端事件的发生。西北地区多数树轮生长受到当年和前一年生长季干旱的限制。研究还发现树种差异和气候梯度都影响树轮气候响应关系,而气候的差异是影响树轮生长的主要因子。 (3)单点树轮干旱重建由于西北地区树木生长主要表现为受干旱影响,因此本文在西北不同地区利用树轮宽度重建了干旱干旱指数。研究分别重建了兴隆山和贵清山210年和391年以来干旱指数的变化,解释方差分别达到40%和49%。研究还对比分析了中东亚干旱半干旱地区和典型季风区区域干旱历史的异同。为了弥补我国南方可共享的树轮干旱重建的不足,还重建了横断山地区568年以来的干旱历史。基于中东亚干旱半干旱地区6个干旱重建与典型季风区7个干旱重建的对比研究发现,中东亚干旱半干旱地区东西部干旱历史区别大而典型,季风区南面和北面差别大。 (4)面域树轮干旱重建本文基于中国西北以及周边地区的干旱指数栅格数据把研究区划分为“西部区”和“东部区”,并根据研究区内部的130个树轮年表,分别重建了“西部区”1587年以来和“东部区”1660年以来的干旱历史。本文还采用“搜索相关系数”方法,探索了我国西北地区降水点对点的重建。基于我国西北地区26个基本站降水重建数据,本文对西北地区降水与太平洋和印度洋海温进行奇异值分解,找出了海温-西北降水遥相关作用的关键区域。
[19]	李颖俊. 祁连山地区树轮记录的气候变化研究 . 兰州: 兰州大学博士学位论文, 2011.URL [本文引用: 1]摘要祁连山地区位于季风和西风的交汇区,是气候变化的敏感区和生态脆弱带。理解该区的气候变化历史对分析河西地区当前的生态环境变化以及未来水资源的利用开发都有着非常重要的意义。对祁连山研究区内从东到西共12个气象站的年均温度降水,当年4月份到当年9月份(C4C9)生长季温度降水和前一年10月份到当年3月份(P10C3)非生长季温度降水分别进行旋转主成分分析,根据主成分高载荷值分布和主分量的时间演变趋势把研究区划分为四个气候区。论文选择在祁连山东部和中部的8个采样点开展树轮样本采集工作,并基于标准的室内实验方法,对树轮样本进行预处理。在树轮气候学规范的去趋势方法上基础上,本论文采用"signal-free"方法对去趋势后序列进行修订,以便更精确地反映树轮记录的气候信息。最终建立8个标准(STD)年表。在不同气候分区内部进行树轮气候响应分析,包括树轮气候响应函数分析,和树轮气候相关函数分析。不同气候区的树轮气候响应关系差异显著,并且同-气候分区内部不同树种的树轮气候响应关系也有所不同。根据树轮气候响应关系和高的相关系数,对不同气候分区进行气候重建。根据XSH的STD年表重建第Ⅰ气候分区1881-2009时段当年6月份到9月份(C6C9)平均温度,根据TGZ STD年表重建第Ⅱ气候分区1821-2009时段前-年8月到当年6月(P8C6)降水,根据HZS STD年表重建第Ⅲ气候分区1694-2007时段的前一年8月到当年7月(P8C7)降水。并对以上重建进行周期分析,发现具有共同的2-3年周期,说明研究区气候可能同受ENSO和TBO因素的影响。比较分析本文第Ⅰ分区温度重建与祁连山中西部地区已有温度重建,和兰州气象站70年来的观测温度进行比较,发现第Ⅰ分区温度与兰州观测温度变化比较一致,与祁连山中西部有所差异。本论文第Ⅱ、Ⅲ气候分区降水重建结果结合祁连山中西部地区、青海省德令哈地区、兴隆山和贺兰山已有的降水重建和湿润指数重建工作,比较分析不同地区降水变化的时空差异。结果表明,第Ⅲ气候分区祁连山南北坡的P8C7年降水自历史时期以来变化非常一致；第Ⅲ、Ⅳ气候分区降水变化趋势比较一致,但在1870s和1950s两个时段差异明显；第Ⅱ气候分区降水与其余分区差异明显,在1940s以前与兴隆山、贺兰山地区年表变化较-致；但是1940s以来与祁连山中西部、青海省德令哈地区降水变化趋于一致。因此推测在1940s前后,祁连山东部受不同的气候类型主导,可能与季风的减弱有一定的关系。 [Li Yingjun.Tree-ring based climate reconstruction for Qilian Mountains . Lanzhou: Doctoral Dissertation of Lanzhou University, 2011.]URL [本文引用: 1]摘要祁连山地区位于季风和西风的交汇区,是气候变化的敏感区和生态脆弱带。理解该区的气候变化历史对分析河西地区当前的生态环境变化以及未来水资源的利用开发都有着非常重要的意义。对祁连山研究区内从东到西共12个气象站的年均温度降水,当年4月份到当年9月份(C4C9)生长季温度降水和前一年10月份到当年3月份(P10C3)非生长季温度降水分别进行旋转主成分分析,根据主成分高载荷值分布和主分量的时间演变趋势把研究区划分为四个气候区。论文选择在祁连山东部和中部的8个采样点开展树轮样本采集工作,并基于标准的室内实验方法,对树轮样本进行预处理。在树轮气候学规范的去趋势方法上基础上,本论文采用"signal-free"方法对去趋势后序列进行修订,以便更精确地反映树轮记录的气候信息。最终建立8个标准(STD)年表。在不同气候分区内部进行树轮气候响应分析,包括树轮气候响应函数分析,和树轮气候相关函数分析。不同气候区的树轮气候响应关系差异显著,并且同-气候分区内部不同树种的树轮气候响应关系也有所不同。根据树轮气候响应关系和高的相关系数,对不同气候分区进行气候重建。根据XSH的STD年表重建第Ⅰ气候分区1881-2009时段当年6月份到9月份(C6C9)平均温度,根据TGZ STD年表重建第Ⅱ气候分区1821-2009时段前-年8月到当年6月(P8C6)降水,根据HZS STD年表重建第Ⅲ气候分区1694-2007时段的前一年8月到当年7月(P8C7)降水。并对以上重建进行周期分析,发现具有共同的2-3年周期,说明研究区气候可能同受ENSO和TBO因素的影响。比较分析本文第Ⅰ分区温度重建与祁连山中西部地区已有温度重建,和兰州气象站70年来的观测温度进行比较,发现第Ⅰ分区温度与兰州观测温度变化比较一致,与祁连山中西部有所差异。本论文第Ⅱ、Ⅲ气候分区降水重建结果结合祁连山中西部地区、青海省德令哈地区、兴隆山和贺兰山已有的降水重建和湿润指数重建工作,比较分析不同地区降水变化的时空差异。结果表明,第Ⅲ气候分区祁连山南北坡的P8C7年降水自历史时期以来变化非常一致；第Ⅲ、Ⅳ气候分区降水变化趋势比较一致,但在1870s和1950s两个时段差异明显；第Ⅱ气候分区降水与其余分区差异明显,在1940s以前与兴隆山、贺兰山地区年表变化较-致；但是1940s以来与祁连山中西部、青海省德令哈地区降水变化趋于一致。因此推测在1940s前后,祁连山东部受不同的气候类型主导,可能与季风的减弱有一定的关系。
[20]	Cook E R, Woodhouse C A, Eakin C M, et al.Long-term aridity changes in the Western United States . Science, 2004, 306(5): 1015-1018.https://doi.org/10.1126/science.1102586 URLPMID:15472040 [本文引用: 1]摘要 Abstract The western United States is experiencing a severe multiyear drought that is unprecedented in some hydroclimatic records. Using gridded drought reconstructions that cover most of the western United States over the past 1200 years, we show that this drought pales in comparison to an earlier period of elevated aridity and epic drought in AD 900 to 1300, an interval broadly consistent with the Medieval Warm Period. If elevated aridity in the western United States is a natural response to climate warming, then any trend toward warmer temperatures in the future could lead to a serious long-term increase in aridity over western North America.
[21]	Meko D, Cook E R, Stahle D W, et al.Spatial patterns of tree-growth anomalies in the United States and Southeastern Canada . Journal of Climate, 1993, 6(9): 1773-1786.URL [本文引用: 1]
[22]	Cook E R, Seager R, Kushnir Y, et al.Old world megadroughts and pluvials during the Common Era . Journal of Climatology, 2015, 6(1): 1-9.https://doi.org/10.1126/sciadv.1500561 URLPMID:4640589 [本文引用: 1]摘要 An atlas of megadroughts in Europe and in the Mediterranean Basin during the Common Era provides insights into climate variability. Climate model projections suggest widespread drying in the Mediterranean Basin and wetting in Fennoscandia in the coming decades largely as a consequence of greenhouse gas forcing of climate. To place these and other “Old World” climate projections into historical perspective based on more complete estimates of natural hydroclimatic variability, we have developed the “Old World Drought Atlas” (OWDA), a set of year-to-year maps of tree-ring reconstructed summer wetness and dryness over Europe and the Mediterranean Basin during the Common Era. The OWDA matches historical accounts of severe drought and wetness with a spatial completeness not previously available. In addition, megadroughts reconstructed over north-central Europe in the 11th and mid-15th centuries reinforce other evidence from North America and Asia that droughts were more severe, extensive, and prolonged over Northern Hemisphere land areas before the 20th century, with an inadequate understanding of their causes. The OWDA provides new data to determine the causes of Old World drought and wetness and attribute past climate variability to forced and/or internal variability.
[23]	Cook E R, Anchukaitis K J, Buckley B M, et al.Asian monsoon failure and megadrought during the last millennium . Science, 2010, 328(5977): 486-489.https://doi.org/10.1126/science.1185188 URLPMID:2041349851012 [本文引用: 1]摘要 The Asian monsoon system affects more than half of humanity worldwide, yet the dynamical processes that govern its complex spatiotemporal variability are not sufficiently understood to model and predict its behavior, due in part to inadequate long-term climate observations. Here we present the Monsoon Asia Drought Atlas (MADA), a seasonally resolved gridded spatial reconstruction of Asian monsoon drought and pluviais over the past millennium, derived from a network of tree-ring chronologies. MADA provides the spatiotemporal details of known historic monsoon failures and reveals the occurrence, severity, and fingerprint of previously unknown monsoon megadroughts and their close linkages to large-scale patterns of tropical Indo-Pacific sea surface temperatures. MADA thus provides a long-term context for recent monsoon variability that is critically needed for climate modeling, prediction, and attribution.
[24]	邵雪梅, 吴祥定. 华山树木年轮年表的建立 . 地理学报, 1994, 49(2): 174-181. [本文引用: 3] [Shao Xuemei, Wu Xiangding.Tree-ring chronologies for Pinus armandi franch from Huashan, China . Acta Geographica Sinica, 1994, 49(2): 174-181.] [本文引用: 3]
[25]	吴祥定, 邵雪梅. 树木年轮资料的可靠性分析: 以陕西华山松为例 . 地理科学进展, 1997, 16(1): 51-56.https://doi.org/10.11820/dlkxjz.1997.01.009 URL Magsci摘要依据陕西华山的华山松树木年轮宽度、最大密度与最小密度年表，以及对树木生长模拟结果，本文分析了树木径向生长对气候因子（气温和降水）的响应状况。结果表明树木年轮生长的多种指标均能相互印证，并具有生理学意义，从而证实了它们作为气候变化的代用资料是可靠的。这不仅强调了树木年轮多途径分析的必要性，而且为重建过去气候变化提供了依据。 [Wu Xiangding, Shao Xuemei.A study on the reliability of tree-ring data: An example of Huashan pine from Shaanxi . Progress in Geography, 1997, 16(1): 51-56.]https://doi.org/10.11820/dlkxjz.1997.01.009 URL Magsci摘要依据陕西华山的华山松树木年轮宽度、最大密度与最小密度年表，以及对树木生长模拟结果，本文分析了树木径向生长对气候因子（气温和降水）的响应状况。结果表明树木年轮生长的多种指标均能相互印证，并具有生理学意义，从而证实了它们作为气候变化的代用资料是可靠的。这不仅强调了树木年轮多途径分析的必要性，而且为重建过去气候变化提供了依据。
[26]	吴祥定, 邵雪梅. 中国秦岭地区树木年轮密度对气候响应的初步分析 . 应用气象学报, 1994, 5(2): 253-256.URL [本文引用: 1]摘要采用秦岭四个地点的树木年轮样本，进行了密度量测，建立各自的最大密度与最小密度年表。分析结果表明，密度变异对气候变化有显著的响应，这些年表可以成为表征过去局地气候的代用资料。 [Wu Xiangding, Shao Xuemei.A preliminary analysis on response of tree-ring density to climate in the Qinling Mountains of China . Quarterly Journal of Applied Meteorology, 1994, 5(2): 253-256.]URL [本文引用: 1]摘要采用秦岭四个地点的树木年轮样本，进行了密度量测，建立各自的最大密度与最小密度年表。分析结果表明，密度变异对气候变化有显著的响应，这些年表可以成为表征过去局地气候的代用资料。
[27]	刘洪滨, 邵雪梅. 采用秦岭冷杉年轮宽度重建陕西镇安1755年以来的初春温度 . 气象学报, 2000, 58(2): 223-233.https://doi.org/10.11676/qxxb2000.023 URL Magsci [本文引用: 1]摘要文中采用秦岭南坡陕西镇安鹰嘴崖建立的秦岭冷杉树木年轮年表,分析树木的径向生长对镇安地区气候要素变化的响应关系,重建镇安地区1755年以来的初春温度变化,并对重建序列进行了周期分析和突变分析。采用功率谱分析方法,得出镇安地区初春温度重建序列具有显著的准50a和准2～3a周期,而准40a、准9a和3.8a左右等周期也较为明显。而步长为30a的滑动t检验、滑动F检验和Lepage检验等突变检验结果表明,1798,1853,1884年等年前后,镇安地区初春温度序列出现了显著的均值突变,而在1944年前后镇安地区初春温度序列出现明显的方差突变。 [Liu Hongbin, Shao Xuemei.Reconstruction of early-spring temperature at Zhennan from 1755 using tree ring chronology . Acta Meteorologica Sinica, 2000, 58(2): 223-233.]https://doi.org/10.11676/qxxb2000.023 URL Magsci [本文引用: 1]摘要文中采用秦岭南坡陕西镇安鹰嘴崖建立的秦岭冷杉树木年轮年表,分析树木的径向生长对镇安地区气候要素变化的响应关系,重建镇安地区1755年以来的初春温度变化,并对重建序列进行了周期分析和突变分析。采用功率谱分析方法,得出镇安地区初春温度重建序列具有显著的准50a和准2～3a周期,而准40a、准9a和3.8a左右等周期也较为明显。而步长为30a的滑动t检验、滑动F检验和Lepage检验等突变检验结果表明,1798,1853,1884年等年前后,镇安地区初春温度序列出现了显著的均值突变,而在1944年前后镇安地区初春温度序列出现明显的方差突变。
[28]	刘洪滨, 邵雪梅. 秦岭南坡佛坪1789年以来1-4月平均温度重建 . 应用气象学报, 2003, 14(2): 188-196. [本文引用: 2] [Liu Hongbin, Shao Xuemei.Reconstruction of January to April mean temperature at Qinling Mts from1789 to 1992 using tree ring chronologies . Journal of Applied Meteorological Science, 2003, 14(2): 188-196.] [本文引用: 2]
[29]	刘禹, 马利民, 蔡秋芳, 等. 依据陕西秦岭镇安树木年轮重建3-4月份气温序列 . 自然科学进展, 2001, 11(2): 157-162. [Liu Yu, Ma Limin, Cai Qiufang, et al.Reconstruction of March to April temperature using tree ring data of Qinling Mountains, Shaanxi province . Progress in Natural Science, 2001, 11(2): 157-162.]
[30]	刘洪滨, 邵雪梅. 利用树轮重建秦岭地区历史时期初春温度变化 . 地理学报, 2003, 58(6): 879-884. [本文引用: 1] [Liu Hongbin, Shao Xuemei.Reconstruction of early-spring temperature of Qinling Mountains using tree-ring chronologies . Acta Geographica Sinica, 2003, 58(6): 879-884.] [本文引用: 1]
[31]	刘洪滨, 邵雪梅. 秦岭镇安和佛坪地区树轮宽度年表的建立 . 第四纪研究, 2003, 23(2): 235.https://doi.org/10.3321/j.issn:1001-7410.2003.02.018 URL [本文引用: 3]摘要本文采用树木年轮气候学方法,建立我国秦岭南坡镇安和佛坪地区树木年轮宽度年表.采样地点主要集中在陕西省镇安县鹰嘴崖、木王坪以及佛坪县光头山、三个包等5个地点(表1),采样年份为1993年,共采集70余株树的150余个树轮样本,树种包括秦岭冷杉(Abies chensiensis Van Tiegh)和铁杉(Tsugachinensis Beisen),采样高度在2 200～2 850 m之间,树木生长较少受到人为活动干扰. [Liu Hongbin, Shao Xuemei.Tree-ring width chronologies of Zhen'an and Foping, Qinling Mountains region . Quaternary Sciences. 2003, 23(2): 235.]https://doi.org/10.3321/j.issn:1001-7410.2003.02.018 URL [本文引用: 3]摘要本文采用树木年轮气候学方法,建立我国秦岭南坡镇安和佛坪地区树木年轮宽度年表.采样地点主要集中在陕西省镇安县鹰嘴崖、木王坪以及佛坪县光头山、三个包等5个地点(表1),采样年份为1993年,共采集70余株树的150余个树轮样本,树种包括秦岭冷杉(Abies chensiensis Van Tiegh)和铁杉(Tsugachinensis Beisen),采样高度在2 200～2 850 m之间,树木生长较少受到人为活动干扰.
[32]	蔡秋芳, 刘禹, 王艳超. 陕西太白山树轮气候学研究 . 地球环境学报, 2012, 3(3): 874-880.URL [本文引用: 1]摘要长时间序列的树轮气候记录在我国秦岭地区还非常缺乏。本文在陕西太白山地区建立了一条长113年(1898—2010)的油松树轮宽度年表。相关分析表明,树轮宽度除了与生长季前期4月份的平均(最低)气温和月降水量都显著相关,还与1、2月份的平均(最低)气温显著正相关。最终分析表明生长季前期1-3月平均最低气温是太白山地区树木生长的气候限制因子,因此树轮宽度年表可用来反映研究区过去一百多年来冬春季的最低气温变化历史。树轮宽度年表揭示了2次较暖时期(1906—1914,1933—1947)和2次较冷时期(1920—1929,1950—1970),可与周边其他地区冬半年温度重建序列进行对比。不同的是1960年代初期以来,太白山1-3月平均最低气温在波动中缓慢上升,至今似乎仍处于增温状态。 [Cai Qiufang, Liu Yu, Wang Yanchao.Dendroclimate investigation of Chinese Pine in Taibai Mountain, Shaanxi province . Journal of Earth Environment, 2012, 3(3): 874-880.]URL [本文引用: 1]摘要长时间序列的树轮气候记录在我国秦岭地区还非常缺乏。本文在陕西太白山地区建立了一条长113年(1898—2010)的油松树轮宽度年表。相关分析表明,树轮宽度除了与生长季前期4月份的平均(最低)气温和月降水量都显著相关,还与1、2月份的平均(最低)气温显著正相关。最终分析表明生长季前期1-3月平均最低气温是太白山地区树木生长的气候限制因子,因此树轮宽度年表可用来反映研究区过去一百多年来冬春季的最低气温变化历史。树轮宽度年表揭示了2次较暖时期(1906—1914,1933—1947)和2次较冷时期(1920—1929,1950—1970),可与周边其他地区冬半年温度重建序列进行对比。不同的是1960年代初期以来,太白山1-3月平均最低气温在波动中缓慢上升,至今似乎仍处于增温状态。
[33]	刘禹, 刘娜, 宋慧明, 等. 以树轮宽度重建秦岭中段分水岭地区1-7月平均气温 . 气候变化研究进展, 2009, 5(5): 260-265.https://doi.org/10.3969/j.issn.1673-1719.2009.05.003 URL Magsci [本文引用: 3]摘要根据秦岭中段分水岭地区秦岭落叶松树轮宽度指标，建立了该地区1814-2003年的树轮标准化年表。分析表明，该地标准化年表与当年1-7月平均气温显著相关。在此基础上设计转换方程，利用多元回归技术重建了秦岭中段分水岭地区的1-7月平均气温，重建序列的方差解释量为41.2% (F=15.062, p＜0.0001)，重建序列显示在过去190 a中气温较低的时段主要有1814-1850年和1876-1889年；偏暖期主要有1851-1875年和1890-1933年；而1934-1990年这一时期气温变化幅度较小，气温相对比较稳定；1990年之后升温明显。 [Liu Yu, Liu Na, Song Huiming, et al.Reconstructed mean air temperature from January to July at the divide sampling site in the Mid-Qinling Mountains with tree-ring widths . Advances in Climate Change Research, 2009, 5(5): 260-265.]https://doi.org/10.3969/j.issn.1673-1719.2009.05.003 URL Magsci [本文引用: 3]摘要根据秦岭中段分水岭地区秦岭落叶松树轮宽度指标，建立了该地区1814-2003年的树轮标准化年表。分析表明，该地标准化年表与当年1-7月平均气温显著相关。在此基础上设计转换方程，利用多元回归技术重建了秦岭中段分水岭地区的1-7月平均气温，重建序列的方差解释量为41.2% (F=15.062, p＜0.0001)，重建序列显示在过去190 a中气温较低的时段主要有1814-1850年和1876-1889年；偏暖期主要有1851-1875年和1890-1933年；而1934-1990年这一时期气温变化幅度较小，气温相对比较稳定；1990年之后升温明显。
[34]	Liu Y, Linderholm H W, Song Huiming, et al.Temperature variations recorded in Pinus tabulaeformis tree rings from the southern and northern slopes of the central Qinling Mountains, central China . Boreas, 2008, 38(2): 285-291.https://doi.org/10.1111/j.1502-3885.2008.00065.x URL [本文引用: 2]摘要 The Qinling Mountain range constitutes a critical boundary for climate and vegetation distribution in eastern central mainland China owing to its importance as a geographic demarcation line. In this article, cores from 88 Chinese pines ( Pinus tabulaeformis ) from the southern (MW site) and northern (NWT site) slopes of the Qinling Mountains were used to reconstruct seasonal temperature variations. During the calibration period, significant correlations were found between ring width and the mean temperature from prior September to current April of 0.76 at the southern slope, and between ring width and the mean May–July temperature of 0.67 at the northern slope. The subsequent temperature reconstructions span 1760–2005 for the northern site and 1837–2006 for the southern site. Prior to the mid-20th century, low September–April temperatures were, in general, followed by high May–July temperatures, probably reflecting variations in the winter and summer monsoon. However, since the mid-20th century, both records show trends of a more pronounced increase in September–April temperature on the southern slope. The results provide independent support for the interpretation that recent warming is unusual in nature, coinciding with the observed record. The results compare well with tree-ring based reconstructions from the surrounding regions, suggesting regional signals in the Qinling Mountain reconstructions.
[35]	秦进, 白红英, 李书恒, 等. 太白山南北坡高山林线太白红杉对气候变化的响应差异 . 生态学报, 2016, 36(17): 1-10.https://doi.org/10.5846/stxb201502060304 URL [本文引用: 2]摘要气候变化对秦岭植被生长的影响已经引起了人们的广泛关注,在相同的立地条件下,植被对气候变化的响应会因坡向不同而产生差异,秦岭的分水岭太白山尤为典型,为更进一步揭示不同坡向太白红杉(Larix chinensis)对气候变化响应的差异,以树木年代学为依据,利用采自太白山南、北坡相同海拔的太白红杉树芯样本分别建立了树轮年表,并分析了两者的年表特征,探讨了树轮宽度指数与气候因子之间的相关性及逐步线性回归方程.结果表明:太白山南、北坡太白红杉年表的平均敏感度、样本间平均相关系数、样本总体代表性等特征值较高,表明两个不同坡向年表中皆含有丰富的环境信息,相对而言,北坡样地植被对气候的响应较南坡样地敏感;由相关性分析可知,南北坡太白红杉差值年表对气温和降水响应显著的月份有所差异,北坡样地轮宽指数与当年和前一年1-6月平均气温皆为显著正相关关系,而南坡样地轮宽指数仅与当年5-6月平均气温通过显著性检验.南、北坡太白红杉径向生长都明显受到前一年6月降水“滞后效应”的一致影响,但北坡仅与当年8月的降水呈显著正相关,南坡与当年1-4月的平均降水量存在十分显著的负相关;多元线性逐步回归模型显示,气温因子对回归方程的贡献最大值均大于降水因子的贡献最大值,表明气温因子的变化更易引起太白红杉树轮宽度的变化,另外,气温因子对北坡样地回归模型的贡献值比气温因子对南坡样地回归模型的贡献值大,表明北坡样地处树轮宽度指数对气温因子更敏感,并且与相关分析结果一致. [Qin Jin, Bai Hongying, Li Shuheng, et al.Differences in growth response of Larix chinensis to climate change at the upper timberline of southern and northern slopes of Mt. Taibai in central Qinling Mountains, China . Acta Ecologica Sinica, 2016, 36(17): 1-10.]https://doi.org/10.5846/stxb201502060304 URL [本文引用: 2]摘要气候变化对秦岭植被生长的影响已经引起了人们的广泛关注,在相同的立地条件下,植被对气候变化的响应会因坡向不同而产生差异,秦岭的分水岭太白山尤为典型,为更进一步揭示不同坡向太白红杉(Larix chinensis)对气候变化响应的差异,以树木年代学为依据,利用采自太白山南、北坡相同海拔的太白红杉树芯样本分别建立了树轮年表,并分析了两者的年表特征,探讨了树轮宽度指数与气候因子之间的相关性及逐步线性回归方程.结果表明:太白山南、北坡太白红杉年表的平均敏感度、样本间平均相关系数、样本总体代表性等特征值较高,表明两个不同坡向年表中皆含有丰富的环境信息,相对而言,北坡样地植被对气候的响应较南坡样地敏感;由相关性分析可知,南北坡太白红杉差值年表对气温和降水响应显著的月份有所差异,北坡样地轮宽指数与当年和前一年1-6月平均气温皆为显著正相关关系,而南坡样地轮宽指数仅与当年5-6月平均气温通过显著性检验.南、北坡太白红杉径向生长都明显受到前一年6月降水“滞后效应”的一致影响,但北坡仅与当年8月的降水呈显著正相关,南坡与当年1-4月的平均降水量存在十分显著的负相关;多元线性逐步回归模型显示,气温因子对回归方程的贡献最大值均大于降水因子的贡献最大值,表明气温因子的变化更易引起太白红杉树轮宽度的变化,另外,气温因子对北坡样地回归模型的贡献值比气温因子对南坡样地回归模型的贡献值大,表明北坡样地处树轮宽度指数对气温因子更敏感,并且与相关分析结果一致.
[36]	Dang Haishan, Zhang Yanjun, Jiang Mingxi, et al.Growth performance and range shift of the subalpine fir (Abies fargesii) in the Qinling Mountains, China . International Journal of Sustainable Development & World Ecology, 2010, 17(2): 162-171.https://doi.org/10.1080/13504500903565037 URL [本文引用: 1]摘要 Trees in the subalpine environment, a particularly vulnerable area being the first to reflect climate changes, are most likely to show strong effects of climate variability. The aim of this study was to identify growth responses of subalpine fir (Abies fargesii) to climate variability, and investigate range shifts along an altitudinal gradient in the subalpine region of the Qinling Mountains, China. Standard correlation functional analysis showed different growth responses of fir trees to climatic variables between north and south aspects. In the north aspect, radial growth was significantly positively correlated with temperatures in early spring (February pril) and summer (July) of the current year, while radial growth was significantly positively correlated with temperatures in November and December of the previous year and early spring (February pril) of the current year in the south aspect. Analysis of age structure distribution displayed a decrease in number of mature fir trees and an increase in number of saplings along the altitudinal gradient on both aspects. Fir saplings/seedlings only occur in the treeline environment, and this fir population was significantly younger than that at lower elevations. Thus, fir trees show different radial growth patterns in response to climatic variability between north and south aspects, and age-class distributions along the altitudinal gradient imply an upward shift in range in the subalpine region during the past century in the Qinling Mountains of China.
[37]	Chen Feng, Yuan Yujiang, Wei Wenshou, et al.Tree-ring based temperature reconstruction for the west Qinling Mountains (China): Linkages to the High Asia, solar activity and Pacific-Atlantic Ocean . Geochronometria, 2014, 41(3): 234-244.https://doi.org/10.2478/s13386-013-0159-9 URL Magsci [本文引用: 1]摘要 We developed a Faxon fir (Abies faxoniana) tree-ring width chronology at the timberline in the western Qinling Mountains, China. Herein February-July mean temperature was reconstructed for Zhouqu in the western Qinling Mountains back to AD 1650 based on the standard chronology. The climate/tree-growth model accounts for 43.5% of the instrumental temperature variance during the period 1972-2006. Spatial correlation analyses with the gridded temperature data shows that the temperature reconstruction captures regional climatic variations over central and southeast China, and strong teleconnections with the nearby High Asia. There is a good agreement with cold and warm periods previously estimated from tree-rings in Nepal, India and southwest China. The temperature re-construction indicates that there was pronounced cooling in Zhouqu during the Maunder Minimum (late 1600s to early 1700s). The cold period (1813-1827) of the temperature reconstruction coincide with the volcanic eruptions. Significant spectral peaks are found at 56.9, 22.3, 11.4, 2.9, 2.8, 2.6, 2.2 and 2.0 years. The spatial correlation patterns between our temperature reconstruction and SSTs of the Atlantic and Pacific Oceans suggest a connection between regional temperature variations and the atmospheric circulations. It is thus revealed that the chronology has enough potential to reconstruct the climatic variability further into the past.
[38]	Song H, Liu Y, Li Q, et al.Tree-ring based May-July temperature reconstruction since AD 1630 on the western Loess Plateau, China . Plos One, 2014, 9(4): e93504.https://doi.org/10.1371/journal.pone.0093504 URLPMID:3972095 [本文引用: 1]摘要 Abstract Tree-ring samples from Chinese Pine (Pinus tabulaeformis Carr.) collected at Mt. Shimen on the western Loess Plateau, China, were used to reconstruct the mean May-July temperature during AD 1630-2011. The regression model explained 48% of the adjusted variance in the instrumentally observed mean May-July temperature. The reconstruction revealed significant temperature variations at interannual to decadal scales. Cool periods observed in the reconstruction coincided with reduced solar activities. The reconstructed temperature matched well with two other tree-ring based temperature reconstructions conducted on the northern slope of the Qinling Mountains (on the southern margin of the Loess Plateau of China) for both annual and decadal scales. In addition, this study agreed well with several series derived from different proxies. This reconstruction improves upon the sparse network of high-resolution paleoclimatic records for the western Loess Plateau, China.
[39]	刘禹, 田沁花, 宋慧明, 等. 以树轮宽度重建公元1558年以来华山5-6月平均温度及20世纪中后期升温 . 第四纪研究, 2009, 29(5): 888-895. [本文引用: 1] [Liu Yu, Tian Qinhua, Song Huiming, et al.Tree-ring width based May-June mean temperature reconstruction for Huashan since A.D.1558 and 20th century warming . Quaternary Sciences, 2009, 29(5): 888-895.] [本文引用: 1]
[40]	史江峰, 鹿化煜, 万建东, 等. 采用华山松树轮宽度重建秦岭东缘近百年冬半年温度 . 第四纪研究, 2009, 29(4): 831-836.https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-7410.2009.04.20 URL摘要建立了秦岭东缘高海拔华山松树轮宽度年表,年表的可靠时段是从1911年到2005年(子样本强度大于0.8),基于此年表重建了秦岭东缘过去百年来冬半年(上年12月到当年4月)温度变化,重建方程的方差解释量为51%.重建序列有3个温暖时段:1938～1944年,1958～1967年和1998～2005年;两个冷时段:1945～1957年和1968～1976年.自1968年以来,温度开始上升,但温度变化幅度未表现出明显异常.秦岭东缘和华北、华中及华东邻近,本文重建的温度序列与这3个区域的温度变化在低温、高温时段对应一致.而且相关显著,都表现出自1970s以来的升温趋势.表明在秦岭东缘采用高海拔华山松重建冬半年温度具有很大的潜力. [Shi Jiangfeng, Lu Huayu, Wan Jiandong, et al.Winter-half year temperature reconstruction of last century using Pinus armandii franch tree-ring width chronology in the eastern Qinling Mountains . Quaternary Sciences, 2009, 29(4): 831-836.]https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-7410.2009.04.20 URL摘要建立了秦岭东缘高海拔华山松树轮宽度年表,年表的可靠时段是从1911年到2005年(子样本强度大于0.8),基于此年表重建了秦岭东缘过去百年来冬半年(上年12月到当年4月)温度变化,重建方程的方差解释量为51%.重建序列有3个温暖时段:1938～1944年,1958～1967年和1998～2005年;两个冷时段:1945～1957年和1968～1976年.自1968年以来,温度开始上升,但温度变化幅度未表现出明显异常.秦岭东缘和华北、华中及华东邻近,本文重建的温度序列与这3个区域的温度变化在低温、高温时段对应一致.而且相关显著,都表现出自1970s以来的升温趋势.表明在秦岭东缘采用高海拔华山松重建冬半年温度具有很大的潜力.
[41]	田沁花, 刘禹, 蔡秋芳, 等. 油松树轮记录的过去134年伏牛山5-7月平均最高温度 . 地理学报, 2009, 64(7): 879-887.https://doi.org/10.3321/j.issn:0375-5444.2009.07.012 URL摘要利用豫西伏牛山的两组油松树轮宽度年表．重建了该区域1874年以来5—7月的平均最高温度。并用Jackknife和Bootstrap等方法进行了方程稳定性检验．统计检验参数表明重建序列与实测序列吻合较好，且方程稳定可信，重建方程的解释方差为40％（调整自由度后为39％）。重建显示．在过去134年中．豫西伏牛山区5—7月平均最高气温经历了4次冷期和5次暖期。其中，20世纪 20—30年代末是最显著的暖期，之后开始降温，至50年代降到谷底，温度小幅回升后．在70-80年代中期又显著下降．80年代末以后开始增温。该重建温度序列与秦岭中部南五台地区温度序列有较好的一致性。 [Tian Qinhua, Liu Yu, Cai Qiufang, et al.The maximum temperature of May-July inferred from tree-ring in Funiu Mountain since 1874 AD . Acta Geographica Sinica, 2009, 64(7): 879-887.]https://doi.org/10.3321/j.issn:0375-5444.2009.07.012 URL摘要利用豫西伏牛山的两组油松树轮宽度年表．重建了该区域1874年以来5—7月的平均最高温度。并用Jackknife和Bootstrap等方法进行了方程稳定性检验．统计检验参数表明重建序列与实测序列吻合较好，且方程稳定可信，重建方程的解释方差为40％（调整自由度后为39％）。重建显示．在过去134年中．豫西伏牛山区5—7月平均最高气温经历了4次冷期和5次暖期。其中，20世纪 20—30年代末是最显著的暖期，之后开始降温，至50年代降到谷底，温度小幅回升后．在70-80年代中期又显著下降．80年代末以后开始增温。该重建温度序列与秦岭中部南五台地区温度序列有较好的一致性。
[42]	Chen Feng, Zhang Ruibo, Wang Huiqin, et al.Recent climate warming of Central China reflected by temperature-sensitive tree growth in the eastern Qinling Mountains and its linkages to the Pacific and Atlantic Oceans . Journal of Mountain Science, 2015, 12(2): 396-403.https://doi.org/10.1007/s11629-014-3196-9 URL [本文引用: 1]摘要 We have developed a 202-year tree-ring width chronology of Shensi fir ( Abies chensiensis ) growing in an open canopy forest at the treeline of the eastern Qinling Mountains. Climate response analyses revealed that the ring width of Shensi fir trees is primarily controlled by the range of temperature from February-June. The regression model that we used for statistical temperature reconstruction passed the leave-one-out cross-validation used in dendroclimatology, resulting in a quality-controlled February-June reconstruction for the eastern Qinling Mountains. The model accounts for 36.7% of the instrumental temperature variance during the period of 1960–2012. Warm springs and early summers occurred during AD 1870–1873, 1909–1914, 1927–1958 and 1997–2012, while the periods of AD 1874–1908, 1915–1926 and 1959–1996 were relatively cold. Spatial climate correlation analyses with gridded land surface data revealed that our temperature reconstruction contains a strong regional temperature signal for central China. The linkages of our temperature reconstruction with sea surface temperature in the Atlantic and Pacific oceans suggest the connection of regional temperature variations to large-scale ocean-atmosphere-land circulation. Preliminary analysis of links between large-scale climatic variation and the temperature reconstruction also shows that there is a relationship between extremes in spring and early summer temperature and anomalous atmospheric circulation in the Qinling Mountains. Overall, our study provides reliable information for the research of past temperature variability in the Qinling Mountains, China.
[43]	Chen Feng, Yuan Yujiang, Wei Wenshou, et al.Reconstructed precipitation for the north-central China over the past 380 years and its linkages to East Asian summer monsoon variability . Quaternary International, 283: 36-45. [本文引用: 1]
[44]	Yang F, Wang N, Shi F, et al.Multi-proxy temperature reconstruction from the West Qinling Mountains, China for the past 500 years . Plos One, 2013, 8(2): e57638.https://doi.org/10.1371/journal.pone.0057638 URLPMID:3579785 [本文引用: 1]摘要 Abstract A total of 290 tree-ring samples, collected from six sites in the West Qinling Mountains of China, were used to develop six new standard tree-ring chronologies. In addition, 73 proxy records were assembled in collaboration with Chinese and international scholars, from 27 publically available proxy records and 40 tree-ring chronologies that are not available in public datasets. These records were used to reconstruct annual mean temperature variability in the West Qinling Mountains over the past 500 years (AD 1500-1995), using a modified point-by-point regression (hybrid PPR) method. The results demonstrate that the hybrid PPR method successfully integrates the temperature signals from different types of proxies, and that the method preserves a high degree of low-frequency variability. The reconstruction shows greater temperature variability in the West Qinling Mountains than has been found in previous studies. Our temperature reconstruction for this region shows: 1) five distinct cold periods, at approximately AD 1520-1535, AD 1560-1575, AD 1610-1620, AD 1850-1875 and AD 1965-1985, and four warm periods, at approximately AD 1645-1660, AD 1705-1725, AD 1785-1795 and AD 1920-1945; 2) that in this region, the 20(th) century was not the warmest period of the past 500 years; and 3) that a dominant and persistent oscillation of ca. 64 years is significantly identified in the 1640-1790 period.
[45]	Yang F, Wang N, Shi F, et al.The spatial distribution of precipitation over the West Qinling region, China, AD 1470-2000 . Palaeogeography Palaeoclimatology Palaeoecology, 2016, 443: 278-285.https://doi.org/10.1016/j.palaeo.2015.12.003 URL [本文引用: 1]摘要 The West Qinling Mountains form part of the climatic barrier that separates southern and northern China, and are located at the edge of the region dominated by the Asian summer monsoon. To investigate the spatial distribution of regional hydroclimatic variability in the West Qinling region, the annually resolved spatial field of rainy season (May–June–July–August–September, MJJAS) precipitation anomalies from AD 1470 to 2000 was reconstructed using 39 tree-ring chronologies, as well as 28 dryness/wetness indices derived from historical documentary data. The results indicate that the El Ni09o–Southern Oscillation (ENSO) and the Tropospheric Biennial Oscillation (TBO) may jointly affect the spatial pattern of precipitation over the West Qinling Mountains at inter-annual timescales. The drought in the 1990s was found to exceed the amplitude and duration of all other periods of drought that have occurred since AD 1470 in this region. The new precipitation field reconstruction assesses the spatial pattern of historical hydroclimatic variability in the West Qinling region and provides an opportunity to test the performance of climate models in simulating regional precipitation variability and change.
[46]	白红英. 秦巴山区森林植被对环境变化的响应. 北京: 科学出版社, 2014. [本文引用: 5] [Bai Hongying.The Response of Forse Vegetation to Environment Changes in Qinba Mountains. Beijing: Science Press, 2014.] [本文引用: 5]
[47]	张静静, 郑辉, 朱连奇, 等. 豫西山地植被NDVI及其气候响应的多维变化 . 地理研究, 2017, 36(4): 765-778.https://doi.org/10.11821/dlyj201704014 URL [本文引用: 1]摘要豫西山地是秦岭山系在河南境内的余脉,处于亚热带向暖温带的过渡区域,是气候变化的敏感区.利用S-G滤波算法重构2000-2013年MODIS-NDVI时序影像,结合DEM、气温和降水数据,运用趋势分析、相关性分析等方法探讨豫西山地NDVI及其气候响应的多维变化.结果表明:①14年来豫西山地NDVI呈增长态势,增速为0.041/10a.NDVI值随山地海拔升高先增后降,随坡度增加而增大,在各坡向的分布相差不大.②植被在＜1100m海拔区恢复概率最高,在＞1700m区域退化概率最高;在10.～20°坡度区域恢复概率最高,在0.～5.区域退化概率最高;坡向对植被变化的分异作用不明显.③不同海拔、坡度、坡向上的植被所受影响因素不同,高海拔区植被动态主要受降水控制;不同坡度上的植被NDVI与气温的相关性均大于与降水的;在不同坡向上差异不明显.④崤山、熊耳山、伏牛山三大山脉北坡NDVI增速均大于南坡;北坡植被对降水变化较敏感,而南坡植被对气温变化较敏感.这些都是在全球变化背景下该区生态环境响应的重要信号,反映了过渡带生态响应因子对山地生态系统的重要性. [Zhang Jingjing, Zheng Hui, Zhu Lianqi, et al.Multi-dimensional changes of vegetation NDVI and its response to climate in Western Henan Mountains . Geographical Research, 2017, 36(4): 765-778.]https://doi.org/10.11821/dlyj201704014 URL [本文引用: 1]摘要豫西山地是秦岭山系在河南境内的余脉,处于亚热带向暖温带的过渡区域,是气候变化的敏感区.利用S-G滤波算法重构2000-2013年MODIS-NDVI时序影像,结合DEM、气温和降水数据,运用趋势分析、相关性分析等方法探讨豫西山地NDVI及其气候响应的多维变化.结果表明:①14年来豫西山地NDVI呈增长态势,增速为0.041/10a.NDVI值随山地海拔升高先增后降,随坡度增加而增大,在各坡向的分布相差不大.②植被在＜1100m海拔区恢复概率最高,在＞1700m区域退化概率最高;在10.～20°坡度区域恢复概率最高,在0.～5.区域退化概率最高;坡向对植被变化的分异作用不明显.③不同海拔、坡度、坡向上的植被所受影响因素不同,高海拔区植被动态主要受降水控制;不同坡度上的植被NDVI与气温的相关性均大于与降水的;在不同坡向上差异不明显.④崤山、熊耳山、伏牛山三大山脉北坡NDVI增速均大于南坡;北坡植被对降水变化较敏感,而南坡植被对气温变化较敏感.这些都是在全球变化背景下该区生态环境响应的重要信号,反映了过渡带生态响应因子对山地生态系统的重要性.
[48]	Wigley T M L, Briffa K R, Jones P D. On the average value of correlated time series, with applications in dendroclimatology and hydrometeorology . Journal of Climate and Applied Meteorology, 1984, 23: 201-213. [本文引用: 1]
[49]	Stokes M A, Smiley T Y.An Introduction to Tree Ring Dating. Chicago: The University of Chicago Press, 1968. [本文引用: 1]
[50]	何海. 使用WinDENDRO测量树轮宽度及交叉定年方法 . 重庆师范大学学报: 自然科学版. 2005, 22(4): 39-44. [本文引用: 1] [He Hai.Measurement of tree-ring width with WinDENDRO and crossdating methods . Journal of Chongqing Journal of Chongqing Normal University: Natural Science, 2005, 22(4): 39-44.] [本文引用: 1]
[51]	Holmes R L.Dendrochronology Program Library Users Manual. Laboratory of Tree-Ring Research, Tucson: University of Arizona, 1994. [本文引用: 1]
[52]	Cook E R.A time series analysis approach to tree ring standardization . Tucson: University of Arizona, 1985. [本文引用: 3]
[53]	Cook E R, Kairiukstis L A.Methods of Dendrochronology: Applications in the Environmental Sciences . Dordrecht: Kluwer Academic Publishers, 1990.https://doi.org/10.2307/1551446 URL [本文引用: 1]摘要 A review and description of state-of-the-art methods of tree-ring analysis and their value in detecting environmental change. In addition to the editors, 30 authors have contributed to the 6 chapters: Some historical background on dendrochronology; Primary data (principles and methods for data collection and sample treatment); Data analysis (for development of tree-ring chronologies); Methods o...
[54]	李颖俊, 王尚义, 牛俊杰, 等.芦芽山华北落叶松(Larix principis-rupprechtii)树轮宽度年表对气候因子的响应 . 生态学报. 2016, 36(6): 1608-1618. [本文引用: 1] [Li YingJun, Wang Shangyi, Niu Junjie, et al. Climate-adial growth relationship of Larix principis-rupprechtii at different . Acta Ecologica Sinica, 2016, 36(6): 1608-1618.] [本文引用: 1]
[55]	Walpol R E, Myers R H, Myers S L, et al.Probability and Statistics for Engineers and Scientists . New York: Macmillan Pubishing Company, 1985. [本文引用: 1]
[56]	Duibin J, Watson G S.Testing for serial correlation in least squares regression . Biometrika, 1950, 37(3-4): 409-428.https://doi.org/10.1007/978-1-4612-4380-9_21 URLPMID:14801065 [本文引用: 1]摘要 In an earlier paper (Durbin & Watson, 1950) the authors investigated the problem of testing the error terms of a regression model for serial correlation. Test criteria were put forward, their moments calculated, and bounds to their distribution functions were obtained. In the present paper these bounds are tabulated and their use in practice is described. For cases in which the bounds do not settle the question of significance an approximate method is suggested. Expressions are given for the mean and variance of a test statistic for one- and two-way classifications and polynomial trends, leading to approximate tests for these cases. The procedures described should be capable of application by the practical worker without reference to the earlier paper (hereinafter referred to as Part I).
[57]	Torrence C, Compo G P.A practical guide to wavelet analysis . Bulletin of the American Meteorological Society, 1998, 79(1): 61-78. [本文引用: 1]
[58]	史江峰, 刘禹, 蔡秋芳, 等.贺兰山过去196年降水的树轮宽度重建及降水变率 . 海洋地质与第四纪地质. 2007, 27(1): 95-99.URL [本文引用: 1]摘要贺兰山属于中国北方的半干旱地区,位于东亚夏季风的西北缘。应用贺兰山南段、中段和北段的3组树轮宽度差值年表合成贺兰山树轮宽度年表,应用邻近采样点的贺兰山东坡、山顶和西坡的气象站资料合成贺兰山气象数据。通过贺兰山树轮宽度年表和贺兰山气象数据的线性回归分析,重建了1802—1997年2—7月降水标准化序列,重建方程的方差解释量是46%。计算重建序列的11年滑动平均标准差后,发现存在着3次标准差的突然变化:1908年标准差由前年的0.38增加到当年的0.56,1942年标准差由两年前的0.57增加到当年的0.70,1956年标准差由前年的0.74降低到当年的0.63。小波分析表明,1908年到1949年之间存在显著的11年准周期,1942年出现2年准周期,该2年准周期到1959年彻底消失。1965—1997年,存在由8年向3年过渡的准周期。11年周期对应着太阳活动周期,2年周期对应“准两年脉动”,8年到3年周期与ENSO周期比较一致。故此认为,当太阳活动、“准两年脉动”或ENSO活动增强时,贺兰山地区降水变率一般比较大,年际间降水变得不稳定。 [Shi Jiangfeng, Liu Yu, Cai Qiufang, et al.Tree ring width in the Helan Mountains of north China and the precipitattion variability . Marine Geology & Quaternary Geology, 2007, 27(1): 95-99.]URL [本文引用: 1]摘要贺兰山属于中国北方的半干旱地区,位于东亚夏季风的西北缘。应用贺兰山南段、中段和北段的3组树轮宽度差值年表合成贺兰山树轮宽度年表,应用邻近采样点的贺兰山东坡、山顶和西坡的气象站资料合成贺兰山气象数据。通过贺兰山树轮宽度年表和贺兰山气象数据的线性回归分析,重建了1802—1997年2—7月降水标准化序列,重建方程的方差解释量是46%。计算重建序列的11年滑动平均标准差后,发现存在着3次标准差的突然变化:1908年标准差由前年的0.38增加到当年的0.56,1942年标准差由两年前的0.57增加到当年的0.70,1956年标准差由前年的0.74降低到当年的0.63。小波分析表明,1908年到1949年之间存在显著的11年准周期,1942年出现2年准周期,该2年准周期到1959年彻底消失。1965—1997年,存在由8年向3年过渡的准周期。11年周期对应着太阳活动周期,2年周期对应“准两年脉动”,8年到3年周期与ENSO周期比较一致。故此认为,当太阳活动、“准两年脉动”或ENSO活动增强时,贺兰山地区降水变率一般比较大,年际间降水变得不稳定。
[59]	Morlet G A, Fourgeau I, Giard D.Wave propagation and sampling theory . Geophysics, 1982, 47: 203-236. [本文引用: 1]
[60]	刘洪斌, 邵雪梅, 黄磊. 中国陕西关中及周边地区近500年来初夏干燥指数序列的重建 . 第四纪研究, 2002, 22(3): 220-229.https://doi.org/10.3321/j.issn:1001-7410.2002.03.004 URL [本文引用: 1]摘要本文采用华山东峰、西峰和南峰的华山松树轮宽度差值年表重建了 1500年以来中国陕西关中及周边地区的初夏干燥指数序列,对重建序列进行了统计特征分析,并同大尺度大气环流场进行了相关分析.结果表明:华山年表的变化与该地区初夏平均干燥指数序列的变化具有很好的一致性,可用来重建该地区的初夏干燥指数序列;该地区在1502～1511年、1570～1580年以及 1807～1814年间的初夏季节存在3次较为严重的干旱;该地区初夏干燥指数变化存在着较为明显的周期特征,其中以13a左右和4a左右的周期最为显著,但周期特征在不同的历史阶段存在着明显的差异;重建序列在1784年前后发生了一次较大幅度的方差变化,而1587年前后的均值突变则表现为干燥指数值的急剧降低;该地区初夏季节的干燥程度可能与前期极涡的中心强度及冷空气活动有关. [Liu Hongbin, Shao Xuemei, Huang Lei.Reconstruction of early-summer drought indices in mid-north of China after 1500 using tree ring chronologies . Quaternary Sciences, 2002, 22(3): 220-229.]https://doi.org/10.3321/j.issn:1001-7410.2002.03.004 URL [本文引用: 1]摘要本文采用华山东峰、西峰和南峰的华山松树轮宽度差值年表重建了 1500年以来中国陕西关中及周边地区的初夏干燥指数序列,对重建序列进行了统计特征分析,并同大尺度大气环流场进行了相关分析.结果表明:华山年表的变化与该地区初夏平均干燥指数序列的变化具有很好的一致性,可用来重建该地区的初夏干燥指数序列;该地区在1502～1511年、1570～1580年以及 1807～1814年间的初夏季节存在3次较为严重的干旱;该地区初夏干燥指数变化存在着较为明显的周期特征,其中以13a左右和4a左右的周期最为显著,但周期特征在不同的历史阶段存在着明显的差异;重建序列在1784年前后发生了一次较大幅度的方差变化,而1587年前后的均值突变则表现为干燥指数值的急剧降低;该地区初夏季节的干燥程度可能与前期极涡的中心强度及冷空气活动有关.
[61]	郑景云, 刘洋, 葛全胜, 等. 华中地区历史物候记录与1850-2008年的气温变化重建 . 地理学报, 2015, 70(5): 696-704.https://doi.org/10.11821/dlxb201505002 URL [本文引用: 1]摘要根据历史日记中的华中地区春季植物物候、清代档案中的湖南4地降雪日数记载和区内5个树轮宽度年表,以及植物物候期、雪日观测记录等代用资料;以器测的华中整个地区的逐年气温距平为校准序列,采用逐步回归方法,结合逐一剔除法验证和方差匹配技术,重建了1850-2008年华中地区年均气温变化序列。结果表明:1自1850年以来,华中地区气温变化以年际至年代尺度波动为主要特征;但至1990年以后则迅速增暖,并超出了原有的年代际波动水平;而1920s中期至1940s中期的温暖尽管也持续了20年,但其温暖程度显著低于1990s-2000s。其间,最寒冷年代则分别出现在1860s、1890s及1950s,最寒冷的年份为1893年。2华中地区1850年以来的气温年代际波动周期为10~20年和准35年,其中1920s以前主要为12~14年,但自1940s开始则转为18~20年以及准35年。 [Zheng Jingyun, Liu Yang, Ge Quansheng, et al.Spring phenofate records derived from historical documents and reconstrution on temperature change in Central China during 1850-2008 . Acta Geographica Sinica, 2015, 70(5): 696-704.]https://doi.org/10.11821/dlxb201505002 URL [本文引用: 1]摘要根据历史日记中的华中地区春季植物物候、清代档案中的湖南4地降雪日数记载和区内5个树轮宽度年表,以及植物物候期、雪日观测记录等代用资料;以器测的华中整个地区的逐年气温距平为校准序列,采用逐步回归方法,结合逐一剔除法验证和方差匹配技术,重建了1850-2008年华中地区年均气温变化序列。结果表明:1自1850年以来,华中地区气温变化以年际至年代尺度波动为主要特征;但至1990年以后则迅速增暖,并超出了原有的年代际波动水平;而1920s中期至1940s中期的温暖尽管也持续了20年,但其温暖程度显著低于1990s-2000s。其间,最寒冷年代则分别出现在1860s、1890s及1950s,最寒冷的年份为1893年。2华中地区1850年以来的气温年代际波动周期为10~20年和准35年,其中1920s以前主要为12~14年,但自1940s开始则转为18~20年以及准35年。
[62]	李金建, 邵雪梅, 李媛媛, 等. 1854-2010年川西高原北部初夏气温变化与全球海表温度关系初探 . 中国沙漠, 2015, 35(4): 1024-1035.https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-694X.2014.00178 URL Magsci [本文引用: 1]摘要 <p>本文利用主成分分析法提取了川西高原北部5个样点反映气温变化的树轮宽度年表的主成分年表,其中第一主成分年表(PC1)的方差贡献率为59.52%,能够较好地代表川西高原北部地区树轮宽度变化的共同特征。在器测时段内(1961-2010年),PC1年表、6-7月区域平均气温观测序列与东亚气温场的相关分布较为一致,均与中国的西北-青藏高原一带以及西伯利亚东部呈现显著的正相关(<em>r</em> > 0.443,<em>p</em> < 0.001),表明PC1年表能够反映较大空间范围的气温变化特征。器测时期,PC1年表和观测序列与全球海温场的相关分析表明,两者均与西太平洋、印度洋及北大西洋海域显著正相关,反映了在海气相互作用过程中多个海区海表温度变化可能对研究区气温变化有一定影响;而利用PC1年表在更长时间尺度(1854-2010年)及分阶段分析则发现不同阶段对区域气温起主导作用的海区有比较明显的差异,甚至在比较大的空间范围内在不同阶段出现相反的分布型,且由相关系数反映出的海气相互作用强度也具有显著的差异,气温波动较大时,海气相互作用也比较强烈。异常年分析则反映出西北太平洋和北大西洋海温异常对研究区气温异常具有持续稳定的影响。</p> [Li Jinjian, Shao Xuemei, Li Yuanyuan, et al.The relationship between early summer air temperature and the global sea surface temperature in the north of western Sichuan Plateau from 1854 to 2010 . Journal of Desert Research, 2015, 35(4): 1024-1035.]https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-694X.2014.00178 URL Magsci [本文引用: 1]摘要 <p>本文利用主成分分析法提取了川西高原北部5个样点反映气温变化的树轮宽度年表的主成分年表,其中第一主成分年表(PC1)的方差贡献率为59.52%,能够较好地代表川西高原北部地区树轮宽度变化的共同特征。在器测时段内(1961-2010年),PC1年表、6-7月区域平均气温观测序列与东亚气温场的相关分布较为一致,均与中国的西北-青藏高原一带以及西伯利亚东部呈现显著的正相关(<em>r</em> > 0.443,<em>p</em> < 0.001),表明PC1年表能够反映较大空间范围的气温变化特征。器测时期,PC1年表和观测序列与全球海温场的相关分析表明,两者均与西太平洋、印度洋及北大西洋海域显著正相关,反映了在海气相互作用过程中多个海区海表温度变化可能对研究区气温变化有一定影响;而利用PC1年表在更长时间尺度(1854-2010年)及分阶段分析则发现不同阶段对区域气温起主导作用的海区有比较明显的差异,甚至在比较大的空间范围内在不同阶段出现相反的分布型,且由相关系数反映出的海气相互作用强度也具有显著的差异,气温波动较大时,海气相互作用也比较强烈。异常年分析则反映出西北太平洋和北大西洋海温异常对研究区气温异常具有持续稳定的影响。</p>
[63]	唐国利, 任国玉. 近百年中国地表气温变化趋势的再分析 . 气候与环境研究, 2005, 10(4): 791-798.https://doi.org/10.3969/j.issn.1006-9585.2005.04.010 URL [本文引用: 1]摘要重新考虑了1950年前后器测资料的非均一性问题,统一采用最高温度和最低温度计算月平均温度,利用国际上通行的区域平均温度序列计算方法,建立了中国近100年的地表气温序列,并对气温变化趋势进行了再分析.结果表明,自1905年以来中国地表年平均气温明显增暖,升高幅度约为0.79℃,增温速率约为0.08℃/10 a,比同期全球或北半球平均略高.但是,20世纪80年代初以来的增温似乎不比30～40年代明显,而20世纪50～60年代地表气温的变冷却比全球或北半球显著得多.和全球平均温度变化一样,近100年来中国的增温也主要发生在冬季和春季,而夏季却有微弱变凉趋势.新的全国平均气温序列与以往的研究结果比较给出了更高的增温趋势估计值,这主要与采用新的月平均气温统计方法改善了原序列的均一性有关.另一方面,由于早期资料覆盖面积比例低和后期城市化影响等问题,这里给出的增温趋势估计仍然存在着较大的不确定性. [Tang Guoli, Ren Guoyu.Reanalysis of surface air temperature change of the last 100 years over China . Climatic and Environmental Research, 2005, 10(4): 791-798.]https://doi.org/10.3969/j.issn.1006-9585.2005.04.010 URL [本文引用: 1]摘要重新考虑了1950年前后器测资料的非均一性问题,统一采用最高温度和最低温度计算月平均温度,利用国际上通行的区域平均温度序列计算方法,建立了中国近100年的地表气温序列,并对气温变化趋势进行了再分析.结果表明,自1905年以来中国地表年平均气温明显增暖,升高幅度约为0.79℃,增温速率约为0.08℃/10 a,比同期全球或北半球平均略高.但是,20世纪80年代初以来的增温似乎不比30～40年代明显,而20世纪50～60年代地表气温的变冷却比全球或北半球显著得多.和全球平均温度变化一样,近100年来中国的增温也主要发生在冬季和春季,而夏季却有微弱变凉趋势.新的全国平均气温序列与以往的研究结果比较给出了更高的增温趋势估计值,这主要与采用新的月平均气温统计方法改善了原序列的均一性有关.另一方面,由于早期资料覆盖面积比例低和后期城市化影响等问题,这里给出的增温趋势估计仍然存在着较大的不确定性.
[64]	王绍武, 叶瑾琳, 龚道溢, 等. 近百年中国年气温序列的建立 . 应用气象学报, 1998, 9(4): 392-401.URL [本文引用: 1]摘要该文根据气温观测，并利用敦德及古里雅冰芯资料及有关史料、树木年轮资料，得到了东北、华北、华东、华南、台湾、华中、西南、西北、新疆、西藏１０个区１８８０￣１９９６年的年平均气温序列，然后根据每个区的面积加权平均得到代表中国的气温序列。根据这个序列，１８８０￣１９９６年增温为０．４４℃／１００ａ，显著高于过去对中国气候变暖的估计值０．０９℃／１００ａ。这主要是因为新计算的中国气温包括了我国西部地区，而 [Wang Shaowu, Ye Jinlin, Gong Daoyi, et al.Construction of mean annual temperature series for the last one hundred years in China . Journal of Applied Meteorological Science, 1998, 9(4): 392-401.]URL [本文引用: 1]摘要该文根据气温观测，并利用敦德及古里雅冰芯资料及有关史料、树木年轮资料，得到了东北、华北、华东、华南、台湾、华中、西南、西北、新疆、西藏１０个区１８８０￣１９９６年的年平均气温序列，然后根据每个区的面积加权平均得到代表中国的气温序列。根据这个序列，１８８０￣１９９６年增温为０．４４℃／１００ａ，显著高于过去对中国气候变暖的估计值０．０９℃／１００ａ。这主要是因为新计算的中国气温包括了我国西部地区，而
[65]	莫申国, 张百平. 基于DEM的秦岭温度场模拟 . 山地学报, 2007, 25(4): 406-411.https://doi.org/10.3969/j.issn.1008-2786.2007.04.004 URL [本文引用: 1]摘要考虑到秦岭地形对温度场的影响因素,以主分水岭为界分为南北两部分,在普通插值的基础上,采用一种基于DEM的辅助插值方法,同时考虑秦岭南北坡坡向的差异,对秦岭的温度场进行了模拟。采用气象观测站点数据和格网精度为100 m的DEM数据,利用GIS空间分析方法,模拟了秦岭的温度场,并对模拟结果进行了交叉验证分析。实验表明,基于DEM的秦岭温度场模拟,结果较精确地反映秦岭山地的温度场分布特征,同时验证了秦岭对南北气温具有明显的分异作用和气候效应。 [Mo Shenguo, Zhang Baiping.Simulation of temperature fields based on DEM in Qinling Mts . Journal of Mountain Science, 2007, 25(4): 406-411.]https://doi.org/10.3969/j.issn.1008-2786.2007.04.004 URL [本文引用: 1]摘要考虑到秦岭地形对温度场的影响因素,以主分水岭为界分为南北两部分,在普通插值的基础上,采用一种基于DEM的辅助插值方法,同时考虑秦岭南北坡坡向的差异,对秦岭的温度场进行了模拟。采用气象观测站点数据和格网精度为100 m的DEM数据,利用GIS空间分析方法,模拟了秦岭的温度场,并对模拟结果进行了交叉验证分析。实验表明,基于DEM的秦岭温度场模拟,结果较精确地反映秦岭山地的温度场分布特征,同时验证了秦岭对南北气温具有明显的分异作用和气候效应。
[66]	白红英, 马新萍, 高翔, 等. 基于DEM的秦岭山地1月气温及0 ℃等温线变化 . 地理学报, 2012, 67(11): 1443-1450. [Bai Hongying, Ma Xinping, Gao Xiang, et al.Variations in January and 0 ℃ isothermal curve in Qinling Mountains based on DEM . Acta Geographica Sinica, 2012, 67(11): 1443-1450.]
[67]	翟丹平, 白红英, 秦进, 等. 秦岭太白山气温直减率时空差异性研究 . 地理学报, 2016, 71(9): 1587-1595. [本文引用: 1] [Zhai Danping, Bai Hongying, Qin Jin, et al.Temporal and spatial variability of air temperature lapserates in Mt. Taibai, central Qinling Mountains . Acta Geographica Sinica, 2016, 71(9): 1587-1595.] [本文引用: 1]

近200年来秦岭2-4月历史气温重建与空间差异

本站小编 Free考研考试/2021-12-29

Reconstruction of the historical temperature from February to April of the Qinling Mountains in recent 200 years

1 引言