西天山采樣點示意圖

一、項目背景及意義

天山是中亞干旱區(qū)最大的、最重要的山系，西天山是新疆及中亞重要的水源地，掌握該地區(qū)較長時間尺度區(qū)域降水變化事實，并揭示其可能影響機制對于新疆氣候變化和水資源利用至關(guān)重要。樹木年輪是歷史氣候環(huán)境變化研究的主要代用資料之一。雖然天山樹輪氣候?qū)W研究成果眾多，但大量重建序列集中在中國境內(nèi)。

本項目在研究薄弱的中亞西天山進行大范圍樹輪采樣，建立樹輪寬度年表和穩(wěn)定碳同位素年表，重建西天山過去百年干濕變化序列，揭示西天山過去300 a降水變化的典型特征，探討西天山降水場與主要環(huán)流指數(shù)的關(guān)系，試圖理解西風(fēng)控制下的西天山降水變化影響機制。

本研究為新疆乃至我國西風(fēng)區(qū)氣候變化研究提供參考，為氣候預(yù)測、防災(zāi)減災(zāi)、氣候和水資源等提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

二、項目來源及參加人員

項目來源：國家自然科學(xué)基金。項目完成單位：中國氣象局烏魯木齊沙漠氣象研究所。項目年限：2015年1月—2017年12月。本項目由中國氣象局樹木年輪理化重點實驗室研究團隊集體完成。項目負責(zé)人：張瑞波，參與本項目的主要成員有：何清、陳峰、尚華明、喻樹龍、張同文、秦莉。

三、主要成果

本項目共在西天山的新疆伊犁河、阿克蘇河、庫車河、賽里木湖、博爾塔拉河流域以及中亞吉爾吉斯斯坦的伊塞克湖流域、楚河流域和哈薩克斯坦南部新采集了30個采樣點的813棵樹1636根樣芯，分別建立了12條樹輪寬度和4條穩(wěn)定碳同位素序列。分析了不同海拔樹木徑向生長對氣候的響應(yīng)差異和樹輪穩(wěn)定碳同位素對天山南北坡氣候的響應(yīng)差異，重建了哈薩克斯坦南部過去246 a降水變化、伊犁河流域過去364 a干旱變化、新疆賽里木湖流域過去373 a降水變化以及天山西部北坡過去200 a最大積雪深度變化等4條干濕變化序列，基于西天山8個對PDSI響應(yīng)較好的樹輪年表，進行REOF轉(zhuǎn)換，重建了西天山大范圍氣候場，并分析了西天山過去百年干濕變化可能的影響機制。結(jié)果表明，生長季前期和生長季之前的水分狀況是天山山區(qū)低海拔雪嶺云杉樹木徑向生長的主要限制性因子，生長季的溫度是控制穩(wěn)定碳同位素分餾過程的主要限制性因子。西天山歷史干濕變化規(guī)律較為一致：20世紀00年代濕潤，10年代干旱化，10年代是近百年最為干旱的10 a，而1917年是最為干旱的一年，20—30年代逐漸轉(zhuǎn)濕，40年代有短暫的干旱化，50—60年代又變濕，70年代變干，20世紀80年代—21世紀00年代，經(jīng)歷了持續(xù)的快速的增濕過程。天山山區(qū)在1879年、1917年和1945年存在大范圍的極端干旱。西天山過去百年干濕變化可能受北大西洋濤動（NAO）控制，同時，可能與大尺度的氣候震蕩有關(guān)。以本項目為依托，共發(fā)表研究論文16篇，其中SCI收錄9篇，參編專著1部，完成博士學(xué)位論文1篇；項目主持人張瑞波依托本項目于2016年入選中國氣象局第三批氣象部門青年英才計劃，2017年入選新疆維吾爾自治區(qū)青年科技創(chuàng)新人才培養(yǎng)工程——杰出青年科技人才計劃。