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The influence of proxy selection on global annual mean temperature reconstructions during the Common Era

Science China Earth Sciences 2024年第8期67卷 2522-2534页

作者： Bao YANG Xia LI Minhui HE Feng WANG yesi zhao Peng ZHANG Jianglin WANG Frontiers Science Center for Critical Earth Material Cycling School of Geography and Ocean ScienceNanjing UniversityNanjing 210023China Key Laboratory of Desert and Desertification Northwest Institute of Eco-Environment and ResourcesChinese Academy of SciencesLanzhou 730000China Centre Eau Terre Environnement Institut National de la Recherche ScientifiqueQuébecQCG1K 9A9Canada GEOTOP Research Centre in the Dynamics of the Earth System MontréalQC H2X 3Y7Canada

The reconstruction of global annual mean temperatures made by the PAGES 2k Consortium in 2019 represents one of the most influential sequences of global climate variability over the Common ***,it is still not clear how the reconstruction can be influenced by the selection of reconstruction methods and the selection of proxy records with different temporal resolutions over different *** adopt a widely used Composite-Plus-Scale method to elucidate the effects of the selection of the proxy records on temperature *** ensure the uniformity of data,different types of proxy records spanning the past~2000 years from the PAGES 2k proxy network were used to investigate the potential effects of proxy selection in hemispheric and global temperature reconstructions during the past two *** long-term trends,spectral characteristics,and volcanic responses of the annual temperatures were studied based on the *** results reveal a significant cooling trend in the global annual mean temperature using both tree-ring and non-tree-ring records during the 1–1850CE period,and show that the cooling exhibits a stronger trend in the Southern Hemisphere(SH)than that in the Northern Hemisphere(NH).Yet,the long-term trends vary according to different combinations of proxy *** reconstructions based on different types of proxies also exhibit different features in terms of volcanic responses and spectral ***-ring-based temperature reconstructions show stronger cooling responses to tropical volcanic eruptions,while non-tree-ring-based reconstructions suggest less robust volcanic responses,which may be related to dating uncertainties and low temporal resolution of the ***-ring width records tend to preserve a substantial proportion of high-frequency(200 years)*** are needed to reduce uncertainti

关键词： Millennial cooling trend Global climate change Proxy records Volcanic eruptions Spectral properties Common Era

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Two centuries of April-July temperature change in southeastern China and its influence on grain productivity

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Science Bulletin 2017年第1期62卷 40-45页

作者： Jiangfeng Shi Jinbao Li David D.Zhang Jingyun Zheng Shiyuan Shi Quansheng Ge Harry F.Lee yesi zhao Jie Zhang Huayu Lu Ministry of Education Key Laboratory for Coast and Island Development School of Geographic and Oceanographic Sciences Nanjing University Department of Geography University of Hong Kong Institute of Geographic Sciences and Natural Resources Research Chinese Academy of Sciences

China is a traditional agriculture based country and one main region for crop production is southeastern China where temperature is a dominant climate variable affecting agriculture. Temperature and social disturbances both influence crop production, yet distinguishing their relative impacts is difficult due to a lack of reliable, high-resolution historical climatic records before the very recent period. Here we present the first tree-ring based warm-season temperature reconstruction for southeastern China, a core region of the East Asian monsoon, for the past 227 years. The reconstruction target was April-July mean temperature, and our model explained 60.6% of the observed temperature variance during 1953–*** correlation analysis showed that the reconstruction is representative of April-July temperature change over most of eastern China. The reconstructed temperature series agrees well with China-scale(heavily weighted in eastern China) agricultural production index values quite well at decadal *** impacts of social upheavals on food production, such as those in the period 1920–1949, were confirmed after climatic influences were excluded. Our study should help distinguish the influence of social disturbance and warm-season temperature on grain productivity in the core agricultural region of China during the past two centuries.

关键词： Temperature Grain productivity Social disturbance China Tree-rings

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Tree-Ring Latewood Width Based July–August SPEI Reconstruction in South China since 1888 and Its Possible Connection with ENSO

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Journal of Meteorological Research 2017年第1期31卷 39-48页

作者： yesi zhao Jiangfeng SHI Shiyuan SHI Jian YU Huayu LU Ministry of Education Key Laboratory for Coast and Island Development School of Geographic and Oceanographic Sciences Nanjing University College of Landscape Architecture Jiangsu Vocational College of Agriculture and Forestry

Our understanding of the long-term hydroclimate variations in South China is prohibited by the shortness of me- teorological records. Paleoclimatic proxies, such as tree-rings, can be pursued to extend the meteorological records back for centuries to help us better understand hydroclimatic conditions. In this study, we reconstructed the July--Au- gust standardized precipitafio^evapotranspiration index （SPEIjut Aug） based on a newly developed 127-yr adjusted latewood width chronology from Tsuga longibracteata, South China. The chronology explained 40% of the actual SPEIjul Aug variance in the period 1953-2014. The reconstructed SPEIjuI Aug can represent large-scale July-August SPEI variations over South China, including northern Guangxi, Hunan, and Guizhou provinces. From the perspec- tive of the past 127 years, the extreme summer drought in 2013 was not unusual because more extreme drought events occurred in the first half of the 20th century. A significant 2.0-3.6-yr hydroclimatic cycle existed in the recon- struction, which indicated that the SPEIjulug might be driven by El Nifio-Southern Oscillation （ENSO）. We further checked the time-dependency of the relationship between SPEIJuI_Aug and ENSO and found that it was unstable. Their relationship was weak before the 1950s, became significant from the 1950s to early 1990s, and then dropped to be weak again and even out of phase since the early 1990s, which may be attributable to the significant westward exten- sion of the western Pacific subtropical high.

关键词： tree rings adjusted latewood width SPEI South China

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基于树木年轮重建大兴安岭北部过去242年4~7月降水量变化

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第四纪研究 2024年第4期44卷 895-907页

作者：于健陈佳佳孟盛旺何怀江赵业思张鹏杨保刘琪璟江苏农林职业技术学院风景园林学院江苏句容212400 中国科学院地理科学与资源研究所生态系统网络观测与模拟院重点实验室北京100101 吉林省林业科学研究院吉林长春130033 南京大学地理与海洋科学学院江苏南京210023 北京林业大学林学院北京100083

大兴安岭北部是气候变化的敏感区之一,受限于较短的器测资料,当前对该区域降水量的年际-年代际变化认识仍很薄弱。本研究利用大兴安岭北部满归地区樟子松(Pinus sylvestris ***)树轮样本,建立树木年轮宽度年表,阐明制约樟子松径向生长... 详细信息

大兴安岭北部是气候变化的敏感区之一,受限于较短的器测资料,当前对该区域降水量的年际-年代际变化认识仍很薄弱。本研究利用大兴安岭北部满归地区樟子松(Pinus sylvestris ***)树轮样本,建立树木年轮宽度年表,阐明制约樟子松径向生长的主要气候因子。结果表明:当年春季和生长季前期降水量是满归地区樟子松径向生长的主要限制因子。树木径向生长与当年4~7月降水量(r=0.549,p0.85)以来的当年4~7月降水量,方程方差解释量为30.1%。利用逐一剔除法(leave-one-out)和分段检验法(calibration-verification)对重建方程进行检验,均表明重建序列稳定可靠。过去242年间该地区存在着5个湿润期(1788~1805年、1841~1871年、1887~1899年、1926~1966年和1993~2000年)和6个干旱期(1776~1787年、1806~1840年、1872~1886年、1900~1925年、1967~1992年和2001~2017年),其中1900~1925年是最严重的干旱期。重建降水量的干湿时期与其他序列结果具有较好的一致性,进一步验证了重建结果的可靠性。空间相关分析表明重建序列对于采样点周边较大范围地区4~7月降水量变化特征均具有很好的代表性。与海温数据空间相关分析显示,降水重建序列与太平洋海温呈显著正相关。多窗谱分析和小波分析表明,重建序列存在2.1、2.5、2.8、4.1、7.0和63.7年的显著周期(p<0.01)。表明研究区域降水变化在多年代际尺度上可能受到ENSO和PDO的影响。

关键词：树木年轮气候变化降水重建大兴安岭干旱

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马尾松树轮不同组分稳定碳同位素的差异及其对气候变化响应的初步研究

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地理科学 2016年第8期36卷 1261-1268页

作者：王建赵业思商志远白世彪陈振举张志刚南京师范大学地理科学学院江苏南京210023 南京大学地理与海洋科学学院江苏南京210023 沈阳农业大学林学院辽宁沈阳110866

比较了中国东南地区九岭山和九连山两地马尾松(Pinus massoniana)树轮不同组分δ13C对气候变化响应的敏感性,结果表明:α纤维素δ13C和综纤维素δ13C在均数方面较全木δ13C分别偏正1.170‰±0.168‰和1.211‰±0.121‰;3种组分δ13C年... 详细信息

比较了中国东南地区九岭山和九连山两地马尾松(Pinus massoniana)树轮不同组分δ13C对气候变化响应的敏感性,结果表明:α纤维素δ13C和综纤维素δ13C在均数方面较全木δ13C分别偏正1.170‰±0.168‰和1.211‰±0.121‰;3种组分δ13C年际变化序列显著正相关(p<0.001);两地生长季中晚期水分状况是制约马尾松树轮δ13C的主要因子,3种组分δ13C与此时段的气候要素相关性均达到显著水平(p<0.05),3种组分δ13C对气候变化响应的敏感性没有显著差异。

关键词：稳定碳同位素树轮气候响应组分马尾松

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基于遥感数据定位老龄树群

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南京大学学报（自然科学版） 2019年第4期55卷 699-707页

作者：王博闻史江峰史逝远张伟杰马晓琦赵业思南京大学地理与海洋科学学院南京210023 亚利桑那大学树木年轮研究实验室 TucsonAZ85721USA

在野外找到老龄树群,是树木年轮气候学研究的一个关键环节.目前还没有在大尺度空间上连续的高精度的树龄数据可供使用,尝试建立一种基于遥感数据定位老龄树群的方法.以30m分辨率的卫星Landsat8OLI(Operational Land Imager)遥感影像一... 详细信息

在野外找到老龄树群,是树木年轮气候学研究的一个关键环节.目前还没有在大尺度空间上连续的高精度的树龄数据可供使用,尝试建立一种基于遥感数据定位老龄树群的方法.以30m分辨率的卫星Landsat8OLI(Operational Land Imager)遥感影像一景为例,首先在该影像范围内收集了22个已发表的树轮宽度年表长度数据,根据经纬度定点提取年表对应的归一化植被指数(Normalized Difference Vegetation Index,NDVI)值,然后用R语言建立树轮宽度年表的长度与NDVI之间的一元线性回归模型,利用遥感影像数据良好的监测地表空间异质性的能力,实现对树轮年表长度在空间上连续的高分辨率的估算.将该信息作为树龄的一种近似替代,可以辅助树木年轮工作者快速、准确、定量地寻找到老龄树群。

关键词：老龄树群遥感数据树轮年表长度归一化植被指数 R语言

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我国东南和华北季风区树轮气候和环境变化研究进展

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第四纪研究 2018年第6期38卷 1471-1486页

作者：史江峰史逝远马晓琦赵业思张伟杰王博闻南京大学地理与海洋科学学院江苏南京210023

我国东南和华北季风区的树木年轮学研究已经经历了30多年的风雨历程，取得了显著的成效，总体上可以分为3个阶段。第一阶段为1990年代及之前，主要工作为树轮宽度和树轮化学。树轮宽度研究引入了交叉定年技术，但对树木生长对气候响应... 详细信息

我国东南和华北季风区的树木年轮学研究已经经历了30多年的风雨历程，取得了显著的成效，总体上可以分为3个阶段。第一阶段为1990年代及之前，主要工作为树轮宽度和树轮化学。树轮宽度研究引入了交叉定年技术，但对树木生长对气候响应的规律认识不明确；树轮化学方面建立了树轮与树下土壤之间金属元素含量的对数线性关系方程，为采用树轮中金属元素恢复环境污染史打下了良好基础。第二阶段为2000年代，树轮宽度研究在东南地区缓慢发展，在华北地区发现树木生长受到水分胁迫；树轮化学方面开始尝试建立污染历史与污染源之间的关系。这段时间一个显著的进展是树轮碳同位素研究的开展，认识到树轮碳同位素包含大气CO2浓度与气候要素信息。第三阶段为2010年以来，这段时期树轮宽度研究取得了爆发式增长，大量研究发现中低海拔树木生长对冷季温度显著响应、中高海拔对暖季温度显著响应，还有一些样点的树木生长同时受到冷季和暖季温度的影响，东南地区仅有零星点上的树木生长受到水分条件的制约，而华北地区树木生长主要受到水分的胁迫；同时，引入树轮氧同位素的研究工作，氧同位素主要反映暖季的水分条件，对具体过程也给予了较多关注；树轮化学有了一定的发展，但是仍需要开展大量的测试工作，才能解决测试数据的可重复性、元素的横向迁移等污染史重建研究中的关键问题。

关键词：中国东南华北树轮宽度树轮稳定同位素树轮化学温度水分

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