树轮稳定氧同位素结果表明我国东北升温晚于北半球平均升温时间但升幅更高
发布时间：2020-11-16
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我国东北地区生态系统对温度变化极其敏感，近年来的升温已导致永久冻土部分融化、生长季延长、树木大量死亡等一系列生态危机。较短的器测资料导致我们对于升温的起始时间还认识不足，而以工业化革命以来的强烈升温作为特征的全球变暖（年均温）也与我国东北地区温度变化具有不可对比性，这是因为当前东北地区仍然没有一条器测时代之前的高分辨率年均温变化重建序列。地球环境研究所树轮实验室利用东北地区的油松年轮稳定氧同位素（d18O）首次定量重建了东北地区年均温变化，方差解释量达到46.6%。重建与中高纬欧亚大陆温度变化空间相关显著，也与周边其余水文气候重建同步变化。我国东北温度内部变率大的时候，十年到多十年周期显著，进一步研究发现重建主要受EASM和NAO影响。重建与几个重建的北半球年均温序列显著负相关，说明了东北温度与北半球温度变化存在巨大的差异，这种差异主要存在于1950s之前。1850s-1950s年间，中国东北平均温度些微下降。然而，空前的增温始于1950s, 其增幅为过去两个世纪来最大。暗示如果1950s以来的增温持续，将给我国东北的森林生态系统和冻土生态系统带来毁灭性的灾难。
值得说明的是，本研究也是我国第一个基于树轮d18O的温度定量重建工作，其主要机制可以解释如下。采样点土壤层松散较厚，秋冬的雨雪在低温（两个生长季之间平均温度低于0℃）条件下堆积在土壤表面或储存在土壤中，低温导致土壤水分蒸发降低，在来年生长季初期被油松根系吸收，随后春夏的降水也被根系立即吸收。且东北地区降水d18O存在显著的“温度效应”（即降水d18O与温度存在正相关关系，R2=0.54），因此树轮d18O可以反映全年温度变化。
图：东北南部年均温重建（中）与NAO（上）和北半球年均温重建（下）对比
成果发表于国际刊物《Science of the Total Environment》上，第一作者为李强副研究员，刘禹研究员为通讯作者。研究工作得到国家自然科学基金（41873021, U1803245和41991251），中科院西部学者，中科院青促会（2017451）等基金的共同资助。
论文详见：https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.141432
