基于树木年轮早材蓝强度重建中国皖南地区冬春季温度变化及其气候驱动机制

本研究针对中国亚热带地区冬春季温度变化历史记录匮乏的问题，利用台湾松(Pinus taiwanensis)年轮早材蓝强度(EWBI)指标，重建了1846-2021年皖南地区1-5月温度序列。研究发现EWBI与仪器记录温度显著相关(r=0.7,p<0.05)，重建序列解释了49%的温度变异，揭示了2004-2021年暖期和1943-1945、1948-1967年冷期，并发现温度变化与热带西太平洋和印度洋海温(SST)、准两年振荡(QBO)、太平洋年代际振荡(PDO)及火山活动相关。该研究为BI指标在中国亚热带地区的应用提供了重要范例。

　　

在全球变暖背景下，理解区域温度变化历史对预测未来气候趋势至关重要。然而，中国东南部地区长期高分辨率温度记录匮乏，特别是亚热带地区的冬春季温度变化机制尚不明确。这一问题直接影响对极端气候事件的预判和农业生产的规划。传统树轮宽度(TRW)研究在温度重建中存在局限性，而新兴的蓝强度(Blue Intensity, BI)技术在欧洲已被证明能更敏感地反映温度变化，但在中国亚热带地区的应用仍属空白。

为解决这一科学问题，福建海峡两岸融合发展研究院等机构的研究人员选择安徽大历山台湾松年轮样本，创新性地应用BI技术，建立了包括早材蓝强度(EWBI)、晚材蓝强度(LWBI)和ΔBI(EWBI与LWBI差值)在内的多指标年表。研究发现EWBI与1-5月平均温度呈现最高相关性(r=0.7,p<0.05)，据此重建了176年(1846-2021)的冬春季温度序列，成果发表于《Quaternary Science Reviews》。

研究采用的关键技术包括：(1)树木年轮样本采集与处理；(2)高分辨率图像分析获取BI数据；(3)年表建立与气候响应分析；(4)温度重建与验证；(5)极端事件检测与周期分析；(6)海气相互作用机制探讨。样本来自海拔800-1200米的台湾松天然林，覆盖1821-2021年时段。

研究结果部分显示：

1. 研究区域
   大历山位于中国亚热带湿润季风气候区，年均温约16°C，年降水超1500mm，冬春季温度变化对生态系统和农业生产影响显著。

2. 年表与气候因子关系
   EWBI年表(1846-2021)表现出最强的温度信号，解释49%的仪器温度变异(调整后48.2%)。相比传统TRW年表，BI指标对温度变化更敏感，特别是在冬春季。

3. 温度重建与特征分析
   重建序列识别出29个极端暖年和34个极端冷年。31年滑动平均显示2004-2021年为显著暖期，1943-1945和1948-1967为冷期。谱分析发现2.1-2.3年(准两年振荡,QBO)、3.5年(ENSO)、7.6年(太阳活动)和34.2年(太平洋年代际振荡,PDO)的显著周期。

4. 驱动机制探讨
   重建温度与热带西太平洋和印度洋SST显著正相关。火山活动分析确认8次喷发事件对温度的影响。对流层低层风场分析表明极端冷暖年与东北风强度、热带海洋温度及青藏高原冷高压相关。

结论与讨论部分指出，这是中国亚热带地区首个基于BI技术的温度重建研究，证实EWBI是该区域理想的温度代用指标。研究发现20世纪40年代后的增温趋势与周边地区一致，但冷期特征存在区域差异。温度变化受海洋-大气相互作用调控，特别是QBO和PDO的影响。研究不仅拓展了BI技术在中国亚热带地区的应用前景，也为理解区域气候变率及其驱动机制提供了新视角。

该研究的创新性体现在：(1)首次在中国亚热带成功应用BI技术进行温度重建；(2)发现EWBI较传统TRW对冬春季温度更敏感；(3)揭示了区域温度变化与热带海洋过程的密切联系。未来研究可扩大BI技术在更广泛树种的适用性评估，并加强多指标集成研究以提高重建精度。这些成果对完善中国东南部长期气候序列、预测未来气候变化影响具有重要科学价值。