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史鋒等-CD:樹木年輪去除生長趨勢的新方法
2020-05-06 | 作者: | 【 】【打印】【關閉

  樹木年輪作為一種氣候代用地質記錄具有定年準確、樣本重復性強和分布廣泛等優點,已成為對接和延長儀器觀測氣象數據、表征區域和全球氣候變化規律的首選。然而,由于樹木的生長速率隨樹木年齡增加而非線性降低,其作為一種強低頻信號干擾樹輪年表(尤其是寬度指標)對氣候低頻信號的解譯。因此,在利用樹輪指標重建氣候之前,如何剔除非氣候的生長趨勢信息,一直以來是樹輪氣候學界的熱點和難點問題。 

  針對上述問題,中國科學院地質地球所新生代地質與環境院重點實驗室史鋒副研究員、郭正堂院士與中科院西北生態環境資源研究院楊保研究員、瑞典哥德堡大學Hans W. Linderholm教授,中國氣象局楊鳳梅副教授、比利時法語魯汶大學尹秋珍教授和Kristina Seftigen博士、以及中國科學院地理科學與資源研究所邵雪梅研究員合作提出了樹輪生長趨勢排序法(TSR),用于評估去除樹木生長趨勢影響構建樹輪年表的不確定性。 

  該方法的原理是假定兩種極端去趨勢方法(最常用的曲線擬合標準化(STD)和區域生長曲線標準化(RCS))是樹木生長影響年表效應的上界和下界,根據區域生長曲線與其曲線擬合趨勢之間的相似性進行排序,與區域生長曲線較為相似的樹輪樣本用區域生長曲線方法進行去趨勢處理,而與其相似性較差的樣本利用低頻曲線擬合的方式進行去趨勢,從而生成集合樣本用于估計樹木生長影響年表的不確定性范圍。 

  將該方法應用于樹輪氣候學研究的熱點地區西伯利亞西北部亞馬爾(Yamal)和瑞士北部托訥湖(Tornetrask)的樹輪寬度數據,以及納維亞半島北部的樹輪密度數據,發現樹輪的生長趨勢并不影響樹輪氣候重建結果中的年際至多年代際信息,主要影響的是百年際及以上尺度信息的提取。進一步重新評估這三個地區20世紀增溫在過去2000年氣候變化中的地位,表明20世紀夏季的升溫幅度和速率都不是這三個地區過去2000年來最高的。 

  該方法彌補了最常用的曲線擬合標準化去趨勢方法難以捕捉百年尺度及以上的低頻氣候信息的缺陷,解決了區域生長曲線去趨勢方法無法考慮個體生境和生理特征的問題,為樹輪等多指標集成重建、樹輪數據同化等提供了可行的誤差估計方法。 

1 樹木生長趨勢影響樹輪寬度和密度年表的不確定性范圍(灰色陰影)。(a亞馬爾(Yamal);(b)托訥湖(Tornetrask)的樹輪寬度數據;(c納維亞半島北部樹輪密度數據。灰線是樹輪樣品數目

  研究成果發表于大氣科學領域的權威期刊Climate Dynamics。(Shi F, Yang B, Linderholm H W, et al. Ensemble standardization constraints on the influence of the tree growth trends in dendroclimatology[J]. Climate Dynamics, 2020, 54(7–8): 3387–3404. DOI: 10.1007/s00382-020-05179-5)(原文鏈接 

 
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