树轮证据表明，2022年是西喜马拉雅地区近四个世纪以来最干旱的春季

《Science of The Total Environment》：Tree-ring evidence marks year 2022 as the driest spring season in nearly four centuries in the Western Himalayas

该研究利用雪松树轮重建拉胡尔地区近四百年春季降水，揭示2022年为该区域近四百年最干旱春季，并与副热带西风急流北移及印度洋-西太平洋海温异常相关，证实长期水文气候不稳定，为气候模型验证和政策制定提供依据。

　　

Pushpendra Pandey | Moetasim Ashfaq | Devi Lal | Mayank Shekhar | Bhupendra Bahadur Singh | Parminder Singh Ranhotra | Pritam Chand | Amalava Bhattacharyya

印度勒克瑙的Birbal Sahni古科学研究所

摘要

兴都库什-喀喇昆仑-喜马拉雅地区是南亚数十亿人的重要淡水来源，但由于长期观测记录有限，其气候状况仍知之甚少。冬季和春季的降水量决定了积雪量以及干旱月份的下游水资源状况，尤其是在西喜马拉雅地区（WH）。然而，近几十年来干旱现象日益严重，但其长期趋势尚不明确。我们重建了西喜马拉雅拉豪尔地区（Lahaul）近四个世纪的春季（2月至5月，FMAM）降水量数据，该地区主要受西风扰动（Western Disturbances）的影响。这一数据是通过分析三个高海拔地点的Cedrus deodara（雪松）年轮获得的。通过嵌套主成分分析（Nested Principal Component Analysis）构建了一个区域性的年轮宽度序列，并用非线性广义加性模型（GAM）进行建模，该模型能够解释校准期间71%的方差。研究发现过去二十年降水量最为匮乏，2022年记录的FMAM降水量最为稀少。我们重建结果中1999年之后FMAM干旱事件的增加与气象记录相符。这种近期干旱现象与副热带西风急流的北移以及水汽输送减少有关，这两种现象都与热带印度洋和西太平洋异常的海表温度模式有关。我们的研究为西喜马拉雅地区的长期水文气候不稳定性提供了有力证据，并强调了年轮记录在扩展降水历史方面的价值。此类重建可以用于验证高分辨率气候模型，并制定适应策略以减轻未来风险。

引言

西喜马拉雅（WH）地区地形复杂，影响大气过程和水分输送，因此在气候和环境方面具有重要意义（Dimri和Dash，2012年）。这些山脉的西北-东南走向调节了降水模式，使该地区对气候变化极为敏感（Ashfaq等人，2023年；Sabin等人，2020年）。副热带西风急流（SWJ）及其引发的西风扰动（WDs）是该地区降水变化的主要驱动因素，在南亚夏季季风（SASM）季节之外尤为明显（Dimri等人，2015年）。这些降水模式对当地生态系统的维持以及下游水资源至关重要，而后者又对南亚的农业、水电和饮用水供应至关重要（Immerzeel等人，2013年）。然而，西喜马拉雅地区冬季降水的历史变化、时空分布及其区域影响尚未得到充分研究。以往的研究往往依赖有限的观测记录，这些记录缺乏捕捉该地区降水动态复杂性的空间和时间分辨率（Horan等人，2024年；Hunt等人，2025年）。鉴于该地区面临水资源压力日益增加的问题（如旅游业发展迅速和人口增长），进一步研究降水变化机制变得十分必要。

降水变化显著影响西喜马拉雅地区的水资源可用性、农业生产力以及极端天气事件的频率和强度。这包括长期干旱（Panthi等人，2017年）和季节性冬季洪水（如2020年1月喜马偕尔邦的洪水，Krishnan等人，2019年）。降水强度和分布的波动会导致严重的下游影响，包括基础设施破坏、社区迁移和生计丧失（Ridley等人，2013年；Madhura等人，2015年）。相反，持续的降水不足会导致该地区长期水资源短缺和粮食安全问题加剧。这些日益严重的风险凸显了了解降水变化机制及其随时间变化的紧迫性，以便制定有效的、具有地方针对性的适应策略。

在理解副热带西风急流（SWJ）及其对区域水文气候影响方面已取得显著进展（Dimri等人，2015年；Hunt等人，2025年）。同时，树木年轮学研究为南亚地区的降水行为和长期温度变化提供了宝贵见解（Cook等人，2010年；Büntgen等人，2011年；Anchukaitis，2017年）。尽管如此，西喜马拉雅地区冬季降水背后的原因及其时空变化仍不完全清楚（Horan等人，2024年；Hunt等人，2025年）。关于影响水资源可用性和地貌过程的降水异常的时间、强度和持续时间，仍存在关键问题。随着该地区面临更频繁和更严重的极端天气事件，提高我们对降水时空动态的理解对于预测未来水文气候变化和管理共享水资源至关重要。

为了解决这些问题，我们假设将来自Cedrus deodara（Roxb.）G. Don的多世纪年轮宽度序列与多套再分析数据、卫星观测数据和高分辨率气象站记录相结合，将有助于更全面地重建西喜马拉雅地区的过去降水变化和极端事件。这种综合方法有望揭示长期趋势和区域水文气候变化的机制。

本研究结合了C. deodara的年轮宽度序列、多套高至中等分辨率的再分析数据、卫星观测数据以及气象站记录，重建了过去396年的详细降水情况。该方法通过整合局部年轮信号与更广泛的大气环流模式，更全面地了解了区域气候动态，涵盖了年度到十年尺度的变化。本研究的目标是：（1）重建西喜马拉雅拉豪尔地区的长期水文气候历史；（2）分析降水极值的趋势和变化；（3）深入理解该地区水文气候变化的机制。这些长期气候视角有助于评估区域气候模型、制定政策决策，并通过整合多种观测数据填补数据空白，加强水资源紧张地区的适应规划。

研究区域、气候和植被

研究区域包括三个高海拔地点：乌代布尔（Udaipur）、萨尔帕特（Salpat）和特里洛基纳特（Trilokinath），海拔分别为2738米、2758米和3054米（图1）。选择这些地点是基于它们的可到达性、生态代表性以及存在对气候变化高度敏感的原始C. deodara树木（Bhattacharyya等人，2023年；Chinthala等人，2025年）。研究区域的植被...

年轮序列特征及树木生长与气候的关系

复合年轮宽度序列（TRWC_NPCA）涵盖了过去414年（公元1608年至2022年；图4）的数据。其统计指标（如平均敏感性MS为0.332，平均$R??$为0.55，信噪比（SNR）大于0.93等，确保了（TRWC_NPCA在树木生长与气候关系及气候重建方面的可靠性和适用性。降水重建期间保持了大于0.85的信噪比阈值（Wigley等人，1984年）。

气候...

雪松对气候变量的生长响应

我们重建了西喜马拉雅拉豪尔地区C. deodara长达415年（公元1608年至2022年）的年轮宽度序列，发现雪松的生长受到晚冬和春季（FMAM）大气条件的显著影响。拉豪尔地区位于雨影区，冬季和春季的降水量占年降水量的60%以上（Keylong站数据），这些降水以土壤水形式供给树木生长。TRWC_NPCA与...

结论与展望：西喜马拉雅地区的水文气候转变

我们的树木年轮学重建结果表明，2022年是过去396年来西喜马拉雅地区最干旱的春季（FMAM）季节，这一发现得到了贝叶斯分析和GAM分析的支持。这种前所未有的干旱与云量减少和对流降水抑制的显著增加相吻合，进一步证实了我们重建中发现的降水不足现象。

CRediT作者贡献声明

Pushpendra Pandey：撰写 – 审稿与编辑、初稿撰写、可视化、验证、软件开发、方法论、数据管理。 Moetasim Ashfaq：撰写 – 审稿与编辑、初稿撰写、验证、监督、方法论、概念构思。 Devi Lal：撰写 – 审稿与编辑、初稿撰写、验证、软件开发、数据管理。 Mayank Shekhar：撰写 – 审稿与编辑、初稿撰写、验证、监督、软件开发、方法论、数据管理。

代码获取

分析所需的Python代码和数据可向相应作者请求获取。

利益冲突声明

作者声明没有利益冲突。

致谢

作者感谢印度勒克瑙Birbal Sahni古科学研究所所长Mahesh G. Thakkar教授提供的官方许可（BSIP/RDCC/出版编号28/2025-26）及必要的研究设施。PSR和MS感谢BSIP内部项目6的支持。PP还感谢印度大学资助委员会（UGC ID：190510227925）提供的奖学金支持。AB和MS也感谢...