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中国气象局乌鲁木齐沙漠气象研究所树木年轮研究团队:解译气候变化的“树语者”

发布时间:2023年10月18日 来源:中国气象报社

深山、丛林、溪流、荒漠、峭壁……这些常见于影视作品中令人叹为观止或壮美或惊险的画面,对于中国气象局乌鲁木齐沙漠气象研究所树木年轮研究团队(以下简称“研究团队”)的成员来说,早已稀松平常。他们长期在崇山峻岭中摸爬滚打,只为寻得心中的理想古树。

树木虽不说话,但树木年轮却可以“讲述”其所处区域的气候和环境变化“故事”,在全球气候变化研究中发挥着重要作用。

这支“翻山越岭”的“树语者”队伍,从20世纪60年代末李江风带队的第一代研究团队开始,至今已传承四代,其足迹已遍布我国寒旱区、共建“一带一路”国家的主要山脉流域、周边国家的原始森林等。目前,研究团队所在的中国气象局树木年轮理化研究重点实验室拥有亚洲最大的树木年轮标本库,掌握并运用树轮的宽度、灰度、密度、细胞、稳定同位素等多种分析手段和研究方法,在我国新疆、吉尔吉斯斯坦、塔吉克斯坦等多地建立了气象观测站……先进创新的研究手段、种类丰富的观测资料、严谨肯干的工作态度,成为研究团队与周边国家开展联合科考的“金字招牌”。

行走在“一带一路”上,拓展国际气象合作

8月7日,新疆气候中心副主任、研究团队带头人张同文带领成员喻树龙、张瑞波和刘可祥,赴哈萨克斯坦和塔吉克斯坦开展中亚气候变化的气象科技交流与树木年轮采样工作。

早在2007年,研究团队便开始与中亚国家联合开展研究。新疆维吾尔自治区气象局先后组织研究团队17次赴中亚国家开展联合科学考察、样本采集以及学术交流,研究成果涉及树轮年表研制、树木生长气候响应分析等多个方面。“我国与中亚地区合作底蕴深厚,成果丰富。”张同文说。

同时,中亚地区的山区分布着大面积原始针叶林,具有得天独厚的科研采样优势。而中亚国家又与我国新疆北部接壤,是我国天气系统上游关键区,特别是其气象环境与我国西北地区气候关联密切。“树木年轮能够记录所处区域气候和环境变化,有助于科学认识相关地区气候的历史变化事实和未来变化趋势,既能填补中亚气象相关研究领域空白,又能助力我国乃至全球应对气候变化工作。”张同文介绍。

为了获得更多当地的一手观测资料,研究团队在吉尔吉斯斯坦建立森林生态气象观测站和冰川气象观测站、在塔吉克斯坦建立水文气象站、在巴基斯坦瓜达尔港建立海洋气象观测站等。团队成员刘文祥告诉记者:“地面观测资料能够辅助卫星资料做好地面校验工作,更好地了解我国天气上游的气候变化特征,对预估我国及相关区域未来气候变化具有重要意义。”

目前,在充分发挥各自优势的基础上,团队主持和参与多项重大项目,并与吉尔吉斯斯坦、塔吉克斯坦和哈萨克斯坦等国的科研单位围绕气候变化研究、综合观测、学术交流等方面签订三份项目合作意向书和一份合作协议,建立了稳定的合作交流机制,实现人员定期互访和项目组内资料共享。

2023年9月16日,塔吉克斯坦国家科学院水问题、水能与生态研究所所长Amirzoda Orif Khamid一行访问中国气象局树木年轮理化研究重点实验室。图片来源:中国气象局沙漠气象研究所

与树木“对话”,做树木年轮的翻译官

从采集样芯到分析研究,在云杉、柏树、落叶松的一圈圈年轮里,研究人员与树木年轮一次次深入“对话”,读懂了过去数百至近千年来的气候变化信息,感悟着水文、植被等环境要素的岁月变迁。

然而,与树木“对话”的过程并不总是一帆风顺。

采样前要根据研究区的自然环境和道路条件规划采样点,随后花费几天时间到达预定采样点,跋山涉水数小时来选择“理想”的树木。

采样过程常常一波三折。在原始森林里,人迹罕至、道路崎岖……张同文回忆,一次在塔吉克斯坦彭吉肯特市山区采样时,没有车可以直达目的地,他们一行人只得骑上毛驴一路跋涉,“到达目的地后,腿都站不直了”。

身处野外也有发生意外的可能。2009年夏天,研究团队骑马在新疆巴音布鲁克山区采集样本时,与正在觅食的三只雪豹正面相遇,它们不时发出“哧哧”的威胁声并表现出进攻姿态。双方僵持中,一切仿佛凝固了,人和雪豹都丝毫不敢动弹。最终,雪豹放弃进攻,游过河后消失在森林里。此时,张同文和同事们才如释重负。但为了尽可能采集年龄更大的树木,团队成员始终不畏艰险,披荆斩棘、在林中穿行,纵然脚边就是悬崖峭壁、万丈深渊,也在所不惜。

采回树木样本后,如何让这些记录了历史时期气候与环境信息的“史官”开口说话,需要付出更多的努力。

样本打磨分类测量树轮宽度、甄别变异年轮、研制树轮年表……这一系列工作容不得一点差错。“常常在显微镜和电脑前一坐就是十多个小时,既费眼又费神。”张同文说。

无数次艰辛的路程、无数个不眠夜的坚守,见证了从耕耘到收获的每一步,团队的研究成果得到同行的广泛关注和认可。目前,研究团队在中亚地区共采集树芯样本近150个,利用树轮资料重建了14条过去的气候水文序列,揭示了中亚地区过去200—500多年的气温、降水、径流量和冰川物质平衡等变化。

未来,研究团队将继续围绕气候变化预估与应对、极端气候事件评估、森林生态气象等开展研究,不断加深拓宽与中亚国家水文气象部门和高校院所的合作,优化和创新相关技术和研究方法,扩大气象服务业务范围,在共建“一带一路”国家中发挥更大作用。

沙漠气象研究所环境气象团队对2010-2019年乌鲁木齐、克拉玛依和伊宁三个城市大气降水化学组分、中和能力、湿沉降及来源进行了对比分析。图片来源:中国气象局沙漠气象研究所

(作者:林禹彤 王畅 如先古丽 责任编辑:张林)

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