中纬度沿海环境中过去风暴事件的多指标记录研究

【字体: 时间:2025年05月16日 来源:CATENA 5.4

编辑推荐:

  为探究极端风暴事件演变,研究人员结合历史、树木年代学(如树轮偏心生长分析)及气象数据(ERA5 再分析),对法国西海岸海岸松(Pinus pinaster)树轮研究,识别 14 个受风暴干扰年份,揭示风强度、持续性等影响,为风暴历史研究提供新视角。

  在气候变化的大背景下,极端天气事件的频发成为全球关注的焦点。对于中纬度沿海地区而言,频发的强风暴不仅会对基础设施造成严重破坏,如 1999 年的 Lothar 和 Martin 风暴、2010 年的 Xynthia 风暴等,还会对森林生态系统产生深远影响,例如导致树木倾斜、生长受阻等。然而,现有的气象观测记录相对较短,难以准确捕捉长期以来风暴活动的变化规律。如何利用更长时间尺度的代用指标来重建过去风暴的历史,成为气候变化研究中的重要课题。
为了填补这一研究空白,来自国外研究机构的研究人员针对法国西海岸 Pointe d’Arcay 沿海环境展开了深入研究。他们通过整合历史文献、树木年代学(dendrochronology)和气象数据,对该区域的海岸松(Pinus pinaster)树轮进行了系统分析,旨在揭示过去风暴事件的发生规律及其对树木生长的影响,相关研究成果发表在《CATENA》。

研究人员主要采用了以下关键技术方法:首先,构建风暴年表数据库,从法国气象局(Météo-France)档案及当地历史文献中收集 1964-2019 年间的风暴记录,按影响强度分为 “显著” 和 “轻微” 两类;其次,进行树木年代学分析,在研究区域采集 30 棵海岸松的树芯,测量树轮宽度(TRW),通过比较倾斜树干迎风侧(C)和背风侧(D)的生长差异,识别由风暴引起的偏心生长(TREG),并计算风暴干扰指数(ISDn)和风暴重现期(SRPt);最后,利用 ERA5 再分析数据,获取 1980-2019 年的 10 米风速、风向和风力持续性等参数,与树轮数据和历史记录交叉验证。

4.1 历史风暴年表


通过分析法国气象局数据库和历史文献,研究人员在 1963 年 11 月 1 日至 2019 年 10 月 31 日期间共记录到 44 次风暴事件,其中 32 次为 “对研究区域有显著影响的风暴”,82% 的风暴发生在休眠季节(11 月至次年 2 月)。1998 年是风暴发生最多的年份,达到 4 次,其次是 1990 年和 2000 年(各 3 次)。

4.2 树轮生长干扰与风暴年表


树轮分析显示,1964-2019 年间共有 19 年存在至少两棵树的生长干扰,其中 2000 年的 ISDn 达 37%,是受影响最严重的年份,与 Lothar 和 Martin 风暴相关。研究还发现,树木的倾斜方向与主要风向一致(西至东),且较年轻、直径较大的树木更易受到风暴影响。此外,风力持续性(如强风累计小时数、持续天数)与非风暴年份的树轮偏心生长有关。

4.3 树木年代学与文献记录的一致性


在 56 年的研究期间,仅基于历史风暴年表(无再分析数据)与树轮记录的一致性为 64.3%(36 年)。引入 ERA5 再分析数据后,1980-2019 年期间的整体一致性提升至 85%。研究发现,风强度是导致树轮偏心生长的重要因素,但无法解释所有案例,而风力持续性可解释部分非风暴年份的微弱树轮信号。

4.4 再分析数据中的风暴气象参数


ERA5 数据显示,所有显著风暴的风速均超过 70 km/h(8 级风),主要风向为西风至西南风,与树木倾斜方向一致。1999-2000 年的 Lothar 和 Martin 风暴风速超过 118 km/h(12 级风),造成了严重破坏。此外,风力持续性强的年份(如 2001 年、2007 年)并不一定对应风暴年,但可能导致树木产生轻微的偏心生长。

4.5 利用再分析数据解释不确定性


通过 ERA5 数据,研究人员解释了部分年份树轮信号与历史记录不一致的原因,如风暴风速不足、风向与采样方向不一致或风力持续性较弱等。例如,2003 年虽有风暴记录,但因风速未达阈值且风力持续性不足,未在树轮中留下明显信号;而 2008 年等非风暴年份,因强风持续性较强,仍观察到微弱的树轮反应。

研究结论表明,树木年代学在气象、历史和再分析数据的支持下,能够准确记录中纬度沿海环境中的风暴事件。树轮档案不仅可用于估算温带风暴的多风阶段,还能补充现有气象记录之前的风暴历史。研究还发现,树轮偏心生长与风强度、风向和持续性密切相关,但采样方向(如仅沿主要倾斜轴采样)可能导致仅记录单一方向的风暴影响。此外,风力持续性在非风暴年份对树轮信号的影响表明,树木对长期风力胁迫具有敏感性。

这项研究的重要意义在于,它建立了多指标整合的风暴历史重建方法,为气候变化背景下极端事件的长期监测提供了新的技术路径。通过树轮这一自然档案,结合再分析数据,研究者能够更全面地理解风暴活动的历史模式,这对于评估未来风暴风险、制定森林管理策略以及完善气候模型具有重要参考价值。同时,该研究也为其他温带沿海地区的类似研究提供了方法论借鉴,有助于推动全球范围内极端气候事件代用指标的研究与应用。

相关新闻
生物通微信公众号
微信
新浪微博
  • 急聘职位
  • 高薪职位

知名企业招聘

热点排行

    今日动态 | 人才市场 | 新技术专栏 | 中国科学人 | 云展台 | BioHot | 云讲堂直播 | 会展中心 | 特价专栏 | 技术快讯 | 免费试用

    版权所有 生物通

    Copyright© eBiotrade.com, All Rights Reserved

    联系信箱:

    粤ICP备09063491号