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作者:王进东 来源:中国科学报 发布时间:2016-10-10
中科院沙漠与沙漠化重点实验室研究员杨保:
用树轮记录气候环境变化“编年史”

 

■本报记者 王进东

“气候变化是当今世界的热门话题。要提高对气候变化规律的认识,必须对过去气候变化有充分的认识和了解。树木年轮是记录过去气候环境变化信息的介质之一,已被科技界所推崇和应用。”近日,中科院沙漠与沙漠化重点实验室副主任、研究员杨保告诉《中国科学报》记者。

走进沙漠与沙漠化重点实验室树轮实验室,玻璃柜里放满了一个个圆盘,还有从树上钻出的圆圆的树芯,好像一个个色彩圆盘山水画,里面却藏着气候变化的秘史。工作人员正在透过显微镜专心地研究其中的奥秘。

杨保告诉记者,树木年轮与冰芯、石笋、湖泊沉积物、珊瑚沉积物、黄土、深海岩芯等都是用来研究、提取过去气候环境变化信息的介质。现代气象观测资料的年代有限,想要获得更长时间尺度的气候变化信息,就需要使用各种气候代用资料,以揭示不同时间尺度的气候变化。

树木年轮因其具有空间分布广、易于采样、时间序列长、定年精确、具有年分辨率等优点,堪称“无字的环境密码档案库”。树木年轮研究通过从树木中钻取树轮,破解环境密码,检测过去气候与环境变化并为预测未来气候与环境变化服务。

杨保表示,通过一系列的信息采集和分析,可以对树木所在区域进行气候历史重建,包括出现过的极端气候事件、河流径流量和湖泊水位变化,甚至是火山喷发、地震、陨石撞击等自然灾害,都能进行详实的还原。并以此为参考,对未来气候变化进行预测。

关于其起源,杨保饶有兴趣地说,树轮学最早由美国人A.E. Douglas创立于20世纪初,而现代树轮学则源于美国生物学家H.C. Fritts在亚利桑那大学的研究工作:阐明了树木年代学的基本原理,树轮与气候的关系,以及与火山爆发、地震等自然现象间的可能联系,推动了树轮研究工作的发展。

博士研究生秦春介绍说,除南极大陆以外的其余六个大陆均有树轮研究工作的开展。研究工作主要集中在干旱半干旱和高纬度以及高海拔等区域。比如美国西部、加拿大、蒙古、澳大利亚等地区。

“我国树轮研究工作大多集中在西部地区。青藏高原对全球变化响应非常敏感,所以成为树轮研究者的首选之地;祁连山区、新疆等荒漠地区以及贺兰山、秦岭、华山、内蒙古等中北部地区也是树轮研究工作理想之地。这些地区都留下了工作人员的足迹。”杨保如是说。

相对于西部地区,我国中东部地区的树轮学研究工作较少,建立的树轮年表年代也较短。这是因为中东部地区树木受人类活动的干扰较多,原始森林有限,所以开展树轮气候学研究有一定的难度。加之我国南方气候湿润,较老的树木很难保存,所以树轮研究工作也相对较少。

在谈到树轮气候研究的优势时,杨保打开了话匣子,“在一般情况下,在高纬度地区的树轮资料能够提供历史时期季节的温度变化规律,而干旱或半干旱地区的树轮资料更多地反映了湿度或降水的波动信息。”

在普通人眼中,树轮就像是人脸的皱纹,越多越密,年龄就越大。但在树轮实验室里,它变成了揭示气候变化的宝贝。

博士研究生康淑媛介绍说,由于采集标本多是在夏季,大多是在风景秀美的地方。康淑媛戏称为“避暑”。但实际上,处在人迹罕至的原始森林,工作显得枯燥乏味,危险也无处不在。

目前,杨保研究团队已经建立了青藏高原东北部自公元前2637年至2011年间的树轮宽度年表,这份长达4600多年的序列年表是我国目前最长的树轮序列,相关研究成果已在美国《国家科学院院刊》上发表。杨保告诉记者,此树轮样本主要从青藏高原东北部寒冷干旱区采集,是目前中国样本量最大、年代最长的树轮年表,同时也是世界上最长的树轮年表之一。研究发现中世纪表现为持续的湿润状况,而小冰期则呈现为明显的干湿波动过程。

杨保表示,随着树轮学的发展,其应用范围越来越广,分支学科也会越来越多。用树轮研究气候变化,也要与湖泊沉积物、珊瑚沉积物、黄土、深海岩芯、孢粉、古土壤和其他地质沉积记录等研究工作做好对比工作,才能更全面地认识气候变化的规律。

《中国科学报》 (2016-10-10 第4版 综合)
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