发布时间：2026-09-03

文章标题：| JGR-A |王嘉川/基于树轮氧同位素记录揭示中国最北部泰加林区夏季湿度演变及其大尺度大气环流驱动机制

内容：

近日，西安交通大学全球环境变化研究院/人居环境与建筑工程学院李强教授团队联合中国科学院地质与地球物理研究所、中国科学院地球环境研究所及韩国忠北国立大学研究人员，基于中国最北端泰加林区兴安落叶松林的树轮稳定氧同位素（δ¹⁸O）记录，重建了漠河地区过去243年来的夏季相对湿度变化历史。该研究为中国高纬度寒区泰加林水文气候变异特征及其长期演变机制提供了重要的高分辨率证据，也为评估当前及未来气候变化背景下中高纬度森林生态系统的响应与适应提供了科学依据。相关研究成果以 “A 243‐Year Tree‐Ring δ¹⁸O Record Reveals Shifts in Summer Moisture Regime and Large‐Scale Atmospheric Drivers in the Northernmost Taiga of China”为题，发表在Nature Index期刊《Journal of Geophysical Research: Atmospheres》上。

研究成果

      1.在我国极北多年冻土带上生长的不同树种，其树轮稳定氧同位素（δ¹⁸O）的变化趋势表现出高度一致性。研究区树轮δ¹⁸O与生长季（6-9月）的相对湿度（RH）存在显著的相关性。但其物理过程与我国干旱半干旱区树轮δ¹⁸O-RH关系有些微差异：研究区的降水δ¹⁸O存在明显的“温度效应”，而该地器测记录中，RH与温度的关系强相关，此外，从生理机制上来讲，RH调节了叶片中同位素分馏过程，因此，我们的结果无论从统计计算还是生理上来讲都是合理的。

       2.基于显著相关建立的一元线性回归模型解释了观测相对湿度51.7%的方差(R²=0.517)，且通过了一阶差分、Bootstrap等一系列严格的统计学检验，证明利用树轮δ¹⁸O重建区域夏季RH是稳定可靠的。

      3.重建的1781-2023年湿度历史表明，漠河地区在20世纪之前整体较为湿润，而进入20世纪后则转为多个干旱期交替的模式。研究还精准定位了过去两个半世纪中的极端干旱年（如最干旱的1795年）与极端湿润年（如最湿润的1846年）。

      4.重建的RH序列与东北亚区域的降水、表层土壤水分（正相关）以及最高温（负相关）在空间响应模式上高度一致，证明了树轮δ¹⁸O记录不仅反映了局地气候，也能有效表征更大区域尺度的水热动态变化。

      5.通过多锥窗谱分析（MTM）、小波分析、小波相干分析（WTC）及交叉小波变换（XWT）等多方法综合验证，研究表明，中国最北部地区夏季水汽环流的年代际至多年代际变化主要受 ENSO 与 NAO 等大尺度遥相关模态调控。来自太平洋与大西洋的水汽输送过程共同影响区域水汽来源及其环流配置，进而主导该地区夏季水分机制的长期演变。

图1 研究区域的地理环境、气候特征和树轮δ¹⁸O记录

图2 树轮δ¹⁸O与气候参数的相关性分析

图3 器测和重建的RH_6-9之间的比较以及重建的长期变异性

图4 重建RH_6-9与CRU格点降水、土壤湿度和最高温度之间的空间相关性

图5 重建相对湿度序列的周期性分析

图6 重建RH_6-9与Niño 3.4和NAO指数之间的WTC和XWT分析

     

      西安交通大学为论文的第一作者单位，博士研究生王嘉川为论文第一作者，李强教授为通讯作者。研究得到陕西省高层次人才特殊支持计划（三秦英才）科技创新领军人才（2024STZZK04）、河北省自然科学基金（D2024108002）和西安交通大学青年拔尖人才支持计划的共同资助。

原文链接：https://doi.org/10.1029/ 2025JD046167