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NC:树轮记录揭示最近的西伯利亚变暖在过去七千年前所未有
2022-10-17 | 作者: | 【 】【打印】【关闭

  北极放大效应使得极地温度变化研究成为学界关注的热点,但极区仪器观测的温度记录通常很短,阻碍了从更长时间尺度来认识北极温度变化以及准确预测其未来变化趋势(Goosse et al., 2018)。获取具有精确定年的高分辨率温度代用记录,为回答这一问题提供了可能的解决途径。 

  最近,俄罗斯科学院乌拉尔分院Hantemirov教授团队基于多年野外工作,收集了西伯利亚西北部亚马尔半岛地区1611条树轮宽度序列(包括1425条半化石古木序列和186条活树序列),建立了目前北极地区最长的树轮宽度年表,其年代最早可追溯到公元前5618年。该团队利用这些树轮记录,重建了7638的北极西伯利亚夏季温度变化,为最近该区域的显著变暖提供了可靠依据 (1) 

1 树轮宽度序列的时间分布

  由于树木的生长速率随树木年龄增加而非线性降低,导致半化石古木与年轻的活树相比,区域生长趋势存在明显差异,以及工业革命以来一些区域树木生长较快造成的现代样本偏差问题,因此,在利用树轮宽度指标重建气候之前,一方面需要依据树木自身生长特点,利用曲线拟合标准化方法去除生长趋势,剔除非气候的低频信号,另一方面依据区域树木整体生长的特点,利用区域生长曲线标准化方法去除生长趋势,最大限度保留气候的低频变化信号 (Shi et al., 2020)。作者使用多曲线-零信号-区域曲线标准化的去趋势方法 (Multi-curve signal-free Regional Curve Standardization),考虑多种树木生长速率拟合曲线去除了树轮宽度数据的生长趋势。 

  由于作者采集的树轮记录位于北部高纬林线附近,研究区树木生长主要受控因子是夏季温度。作者基于树轮宽度年表与器测夏季温度记录的显著相关性 (r=0.75),重建了过去7638年的北极西伯利亚亚马尔半岛夏季温度演化历史。结果表明,北极西伯利亚地区现代变暖的速度和幅度都是全新世以来前所未有的,并且最近100年极热事件出现的频率显著增加,这也是非同寻常的,这与IPCC第六次评估报告的结果相一致 (2) 

2 不同时间窗口 (170(a)100(b)30(c)) 温度趋势变化及极热事件的出现频率(d)

  值得注意的是,作者的温度重建结果也存在一些挑战。由于所用的1611条树轮宽度记录的平均长度是142年,最长年代也仅有452年,加之去除生长趋势过程不可避免损失了部分低频气候信号 (Esper et al., 2003),因此该温度重建序列在表征千年际尺度变化方面存在明显不足。尽管如此,作者第一次提供了从全新世到现代北极区域的年分辨率的树轮宽度重建的温度序列,为北半球高纬地区的气候研究提供了宝贵的原始数据。    

  主要参考文献

  Esper J, Cook E R, Krusic P J, et al. Tests of the RCS method for preserving low-frequency variability in long tree-ring chronologies[J]. Tree-Ring Research, 2003, 59: 81-98.  

  Goosse H, Kay J E, Armour K C, et al. Quantifying climate feedbacks in polar regions[J]. Nature Communications, 2018, 9(1): 1919. 

  Hantemirov R M, Corona C, Guillet S, et al. Current Siberian heating is unprecedented during the past seven millennia[J]. Nature Communications, 2022, 13(1): 4968. (原文链接) 

  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): 3387-3404.    

  (供稿:张博雅,薛惠鸿,史锋/新生代室) 

 
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