第四纪研究  2017, Vol.37 Issue (3): 442-451   PDF    
树轮记录的黄河源区1505~2013年5~9月相对湿度变化
黄小梅①,② , 肖丁木①,②,③ , 秦宁生     
(① 中国气象局成都高原气象研究所/高原与盆地暴雨旱涝灾害四川省重点实验室, 成都 610072;
② 高原大气与环境四川省重点实验室, 成都 610072;
③ 四川省气象台, 成都 610072;
④ 四川省气候中心, 成都 610072)
摘要:根据采集自青海省玛沁县雪山乡的祁连圆柏建立树轮宽度年表。通过相关分析发现,树轮宽度标准化年表(STD)与黄河源区内4个气象站平均5~9月相对湿度存在显著的正相关关系,相关系数达到0.60(建模期为1969~2013年)。利用标准化年表重建了黄河源区过去509年的5~9月平均相对湿度变化序列,重建方程方差解释量达36.0%,且方程稳定可靠。重建序列在过去509年先后经历了6个湿润阶段和8个干旱阶段:湿润阶段为1655~1697年、1746~1793年、1795~1816年、1898~1916年、1933~1957年和1962~1992年;干旱阶段为1530~1541年、1544~1586年、1590~1634年、1728~1745年、1817~1836年、1856~1886年、1917~1932年和1993~2004年。利用多窗谱分析(MTM)表明,重建序列具有85~256a、3.0~3.6a和2.0~2.8a左右的显著周期变化。通过对比发现,此次重建序列与黄河源区附近及青藏高原东北部其他一些能反映干湿状况的树轮重建序列在低频上具有较好的一致性。
主题词黄河源区     树轮标准化年表     相对湿度     重建    
中图分类号     P468.0+23;P534.63+2                     文献标识码    A

1 引言

青藏高原的平均海拔在4000m以上,是世界上海拔最高的大地形区域,并享有“世界屋脊”和“第三极”之称。作为全球气候变化的高敏感区,它不仅自身具有显著的气候变化信号,其热力和动力作用也会对下游的中国东部季风气候及大气环流产生显著的影响[1~8]。由于这里特殊的地势地形条件,在几十年时间尺度上青藏高原往往表现为东亚区域气候变化的启动区[9, 10],因此,对该地区历史时期气候变化的研究具有非常重要的意义。

黄河源区位于青藏高原东北部(32°30′~36°12′N,95°50′~103°30′E),区内多山脉河谷,以山地为主,地形条件复杂,由于受高原季风的影响,该区为高原大陆性气候,全年干旱少雨。黄河流域中约有一半的水量都来自黄河源区,这里的环境变化不仅会对青藏高原及邻近地区的气候产生重大影响,还可能引起黄河下游的我国西北和华北地区的社会经济问题[11~14]。然而由于这里环境条件恶劣和地势等诸多问题,导致气象台站分布稀疏、气象观测资料时间长度较短,气象要素缺测也较多,因此,采用器测资料研究该区域气候变化及成因受到了很大限制。随着树轮气候学的发展,利用树轮资料对气候变化的响应,获取某些气候要素的代用资料,在全球范围内已得到了广泛应用[15~19]。关于黄河源区树轮序列的重建工作也有所展开。勾晓华等[12]和叶秣麟等[13]分别重建了黄河源区的阿尼玛卿山区过去830年夏半年最高气温变化和黄河源区近392年5~6月最高气温序列;勾晓华等[14, 15]还利用黄河源区阿尼玛卿山祁连圆柏树轮分别重建了近593年和近1234年重建了黄河上游流量变化;Zhang等[20]和Yang等[21]分别利用树轮宽度重建了青藏高原东北部都兰地区近2326年春季降水量和高原东北部近3500年的年降水量变化。以上这些研究主要利用树轮资料重建了黄河源区及其邻近地区过去几百年至上千年的温度、降水及流量变化,然而对其他气候指标,如大气相对湿度、干燥指数、湿润指数等重建方面仍嫌不足。为了更加透彻和多方面地研究青藏高原黄河源区的气候特征,对除了降水和温度的其他气候要素进行重建也非常重要。由于大气相对湿度是关系到整个大气水汽循环以及能量平衡的重要因素之一,而在该地区的器测资料只能延续到1950s,并且迄今为止该区域重建百年尺度以上的相对湿度序列基本属于空白,因此,本研究在以往的研究基础上基于青海省玛沁县雪山乡的树木年轮样本,重建了黄河源区近509年大气相对湿度的变化序列,并对重建序列进行特征分析,以期进一步了解黄河源区过去的干湿变化情况,加深对该区域气候变化的认识和理解。

2 资料与方法 2.1 研究区域概况和样本采集

样品采集于2013年9月,采样点位于黄河源腹地的青海省玛沁县雪山乡(XS:34°77.293′N,99°67.817′E,图 1),海拔为3780~3811m,区内表现为冷热两季分明,属高原大陆性气候。高山草甸土是这里主要的土壤类型,有裸露岩石,分布较为稀疏的祁连圆柏(Sabina przewalskii Kom.)是该区主要的植被类型。采集样品时选择生长在河谷半山腰以上的祁连圆柏进行采集,坡度为25°~35°左右的南坡。由于采样区海拔较高,且树木距离水源较远,受人类活动影响较小,因此所采集的样品可能含有较多的自然环境和气候变化信息。按照国际树木年轮数据库的标准,利用半径为5.15mm的生长锥共对26棵树进行了树芯采集,为了保证能通过多个树芯间的交叉定年识别伪轮或缺轮,以及有利于树芯的定年,在采样时对每棵树树干处不同方向取2个树芯,小部分树木受自身条件限制仅采集1个树芯,总共得到51个树芯。

图 1 采样点示意图 Fig. 1 Sketch map of the location of sampling site
2.2 年表研制

树轮样本的预处理和轮宽测量均在中国科学院地理科学与资源研究所树轮实验室完成。样品的预处理严格按照目前国际通用方法[22, 23],以确保树轮资料的适用性和可靠性。按照树木年轮学的基本原理和分析研究步骤,首先对采集的样芯进行自然干燥、固定、磨光和交叉定年。定年质量控制采用COFECHA[24]程序进行,剔除了与主序列之间相关性较差和奇异点过多的个别样本。为了去除原始树轮宽度序列中所包含的非气候信息,又尽可能多地保留气候信息,更好地拟合每个样芯的生长趋势,这里采用步长为100的样条函数和负指数函数以及Hugershoff曲线[25]分别拟合每个测量序列的生长趋势,其中采用步长为100的样条函数拟合的样芯有21个,采用负指数函数拟合的样芯有19个,其余的样芯则是采用Hugershoff曲线进行拟合。然后,利用ARSTAN[26]程序,建立树木年轮宽度指数序列,研制得出采样点上的3种年表:标准化年表(STD)、差值年表(RES)和自回归(ARS)年表。经过分析3种年表的各种统计量,发现标准化年表(STD)各项统计量要优于其他两种年表,其所含的信号能更好地反映采样点树木生长变化的总体特征,最终,选取了STD年表用于本次重建分析。表 1给出了采样点树轮标准化年表的统计特征及公共区间分析的统计结果,公共区间(1800~2000年)为每条样芯的共同时段。选取子样本信号强度(SSS)大于0.85的起始年为1505年,得到的可靠时段为1505~2013年,共509年。

表 1 采样点树轮标准化年表统计特征及公共区间(1800~2000年)分析结果 Table 1 Statistical statistics and common interval(1800~2000) analysis of standard tree-ring chronology
2.3 气象站点资料

本文所选取的气象资料为1969~2013年逐月平均的大气相对湿度数据,站点选取距离采样点较近的4个气象站(图 1),分别是兴海(35°35′N,99°59′E;海拔3323m)、同德(35°15′N,100°35′E;海拔3080m)、玛多(34°55′N,98°13′E;海拔4272m)、都兰(36°18′N,98°06′E;海拔3189m)。为了检验这些气象站点与采样点是否属于同一气候区,对各站点的大气相对湿度数据采用double-mass analysis方法和Mann-Kendell方法进行均一性检验[27, 28],结果表明各站的相对湿度具有较好的均一性。这里取以上4个气象站平均的气候要素值作为区域气候要素值。此外,还对气象观测站点中的个别相对湿度缺测值采用一元线性回归方法进行了插补处理。

3 结果分析与讨论 3.1 树木生长与大气相对湿度的关系

为了分析黄河源区树木生长状况对大气相对湿度变化的响应,首先利用采样点附近4个气象站(兴海、同德、玛多和都兰)月平均气候资料(降水量、平均温度和相对湿度),计算出1969~2013年区域月平均气候要素相关系数。同时,考虑到该区域树木自身的生长特点,取前一年10月到当年9月的区域气候要素各种顺序组合与树轮宽度年表进行相关分析。结果表明,在当年5~9月,树轮宽度年表与相对湿度和降水量呈明显的正相关关系,而与平均温度呈明显的负相关关系,其中相关性最好的是标准化年表(STD)。图 2给出了STD与区域气候要素(相对湿度、降水量和平均温度)的单月相关系数分布,由图 2可见:与其他月份相比,STD与当年6月相对湿度的正相关表现最为显著,相关系数达0.54,通过了0.001的显著性水平;同时当年5月和9月相对湿度的相关系数也分别达到0.41和0.32,分别通过了0.01和0.05的显著性水平。在年表与区域相对湿度资料月份组合的相关分析中,具有研究意义且相关系数最高的月份组合是当年5月至9月,相关系数达0.6,通过了0.001的显著性水平。由此可见,黄河源区祁连圆柏的径向生长对大气相对湿度的响应比同期降水量更为敏感。由于相对湿度反映了空气中水汽含量的多少,对于植物-土壤-大气这个统一体而言,大气相对湿度与土壤湿度及树木生长存在密切联系[29]。从植物生理学角度来说,一方面,大气相对湿度可通过直接控制植物叶片的气孔导度,影响水分和气体的交换,从而影响植物蒸腾作用与光合作用的速率[30, 31];另一方面,大气相对湿度还可以通过影响植物叶片的大小形状和厚度、茎枝生长、疾病的发生等从而间接影响到树木的径向生长[32~33]。由于研究区位于干旱半干旱地区,在树木生长季期间,5~9月气温明显回暖,树木形成层的细胞分裂活动较为旺盛,而在该时期提供充足的水分有助于加速植物的光合作用,从而使其细胞分裂活跃和细胞壁加厚,有利于树木径向生长,从而产生宽轮[34, 35]

图 2 标准化年表与整个区域气候要素相关系数 Fig. 2 Correlation analyses of standard tree-ring chronologies and climatic variables
3.2 相对湿度重建

在以上分析的基础上,依据1969~2013年5~9月相对湿度和树轮宽度标准化年表(STD),采用线性回归的方法构建的回归方程如下:

其中,RHc5c9为当年5月至9月大气相对湿度;X为雪山乡树轮宽度标准化指数序列。回归方程的相关系数达0.6,通过了0.001的显著性水平检验。方差解释量为36.0 %,调整方程解释量为34.3 %,F检验值为26.56。通过采用逐一剔除法对方程进行检验,结果表明(表 2),乘积平均值(t=1.98)、F检验值(F=26.56) 均通过了0.01的显著性水平;一阶差检验和符号检验都通过了0.05的显著性水平检验,上述这些统计量都说明了本次重建方程的稳定可靠性。对比在1969~2013年期间,5~9月平均相对湿度的实际值与重建值的变化特征(图 3),可见重建序列的高(低)频变化与实际值都存在较好的对应。进一步证明了本次的重建模型是合理可靠的。

表 2 转换方程和交叉检验的统计量 Table 2 Statistical parameters of the transfer function and cross-validation

图 3 5~9月大气相对湿度实测值和重建值对比曲线 Fig. 3 Comparison between measured and reconstructed relative humidity from May to September for the common period

根据上述回归方程重建了研究区1505~2013年5~9月大气相对湿度的变化序列(图 4),重建时段的平均值为58.69 %,标准差σ为1.83。这里定义:相对湿度高于+1σ(+2σ)的年份为气候湿润(极端湿润)年,低于-1σ(-2σ)的年份为气候干旱(极端干旱)年[36]。在过去的509年里,研究区的湿润年和干旱年分别有81个和72个,分别占总年份数的15.9 %和14.2 %。极端湿润年份有4年,分别是1773年、1910年、1975年、1986年;极端干旱年份有18年,分别是1510年、1513年、1536年、1605年、1606年、1607年、1608年、1609年、1617年、1618年、1626年、1627年、1824年、1831年、1871年、1895年、1927年和1998年,主要集中在17世纪前半期和19世纪中后期。通过与研究区内的兴海、同德、玛多和都兰过去400多年的旱涝事件[37]进行对比发现,重建结果得出的某些极端湿润年(1773年和1986年)与旱涝级别中的多雨年(旱涝等级≤2)[37]对应;某些极端干旱年(1510年和1927年)与旱涝级别中的少雨年(旱涝等级≥4)[37]对应。

图 4 重建的1505~2013年5~9月相对湿度(细实线)、11a滑动平均(粗实线)和样本量(虚线) Fig. 4 Reconstructed relative humidity in May-September(thin line), 11-year moving average(thick line) and sampling size(dashed line)during 1505~2013

为了分析重建的相对湿度序列的年代际变化,通过对重建序列进行11a滑动平均处理后(图 4),定义连续11a以上相对湿度高于平均值的时间段为湿润阶段,连续11a以上低于均值的时间段为干旱阶段,结果发现序列大体经历了6个湿润阶段和8个干旱阶段(表 3)。相对湿度最高的时期出现在1746~1793年,比重建序列平均值偏高8.4 %。相对湿度最低的时期出现在1590~1634年,比重建序列平均值偏低12.4 %;最长的湿润阶段为1746~1793年,持续年数为48年;最长的干旱阶段为1590~1634年,持续年数为44年。20世纪70年代初至80年代末是重建序列最湿润的年代;17世纪初到20年代末是重建序列最干旱的年代。

表 3 1505~2013年黄河源区干湿时期 Table 3 Wet-dry periods of reconstructed relative humidity series during 1505~2013

通过对重建序列进行周期分析可更好地了解和预测区域气候在大尺度气候背景下的变化规律[38, 39]。本文采用多窗谱分析方法[40](MTM)对黄河源区相对湿度序列进行周期分析。图 5展示了MTM谱估计及其相应的红噪声临界谱。周期分析结果表明,重建序列存在85~256a、3.0~3.6a和2.0~2.8a左右的显著变化周期。3.0~3.6a和2.0~2.8a左右的显著周期变化可能是受“准2年振荡”和“准3年振荡”影响,也即受赤道地区平流层的26~30个月为周期的西向风和东向风之间的不断转换形成的准2年和准3年周期振荡[41, 42]

图 5 相对湿度序列的MTM谱估计及其相应的红噪声临界谱 Fig. 5 MTM spectrum of relative humidity series and its corresponding to red noise significant levels of 95 % and 99 %
3.3 与其他记录对比

为了进一步验证本文重建序列的可靠性,我们选取了研究区附近区域的流量、降水重建结果与此次重建结果进行对比分析,选择了勾晓华等[15]重建的黄河上游前一年8月到当年7月的平均流量变化以及邵雪梅等[43]重建的柴达木盆地东北部青海德令哈和乌兰地区上年7月至当年6月年降水量变化。上述序列的重建区域均在青藏高原东北部黄河源区附近,距离本次采样点较近,具有较高可比性。对上述3条序列进行11年快速傅里叶变换(Fast Fourier Transformation,简称FFT)计算,即为快速傅氏变换,是离散傅氏变换(DFT)的快速算法,它是根据离散傅氏变换的奇、偶、虚、实等特性,对离散傅立叶变换的算法进行改进获得的[44]。对比结果(图 6)表明,本文的重建结果与其他两条序列在低频变化有着较好的一致性。3条序列在19世纪10年代末至30年代中期、19世纪70年代初至80年代中期、20世纪20年代中期至30年代初期表现出一致的干旱时期,主要的一致湿润时期有18世纪50年代中期至60年代末期、19世纪90年代末至20世纪10年代末期、20世纪40年代初期至50年代中期、20世纪70年代初至90年代初期;同时,3条重建序列之间也存在着一些干湿变化不同的时期,这些差异可能是由于重建的时段、重建采用的年表或采样点小环境等具有差异而造成的。

图 6 本文重建序列与其他重建序列对比 (a)本文重建结果,(b)勾晓华等[15]重建的黄河上游流量变化,(c)邵雪梅等[43]重建的柴达木盆地东北部年降水量变化 Fig. 6 Comparison of reconstruction series in different areas. (a)Our reconstruction series, (b)streamflow recorded in tree-ring from the upper Yellow River by Gou et al.[15] and (c) precipitation reconstruction in the northeastern Qaidam Basin by Shao et al.[43]

将此次重建序列与青藏高原东北部地区其他一些重建序列进行对比,本文年代际干湿时段变化也可以得到一定的证实。本序列中几个湿润阶段(1795~1816年和1898~1916年)和干旱阶段(1590~1634年、1728~1745年、1856~1886年和1917~1932年)与已有的青藏高原东北部5~6月帕尔默干旱指数(Palmer Drought Severity Index,简称PDSI)重建序列[45]中较明显的干旱时段和湿润时段较为一致。此次重建序列中几个干旱时段(1728~1745年、1817~1836年、1856~1886年和1917~1932年)也与青藏高原东北部已有的树轮年表显示的树木低生长时段[46]相对应。本文重建的黄河源区大气相对湿度与青藏高原其他地区相关序列之间的一致性,不仅证明了此次大气相对湿度重建序列的可靠性,还表明了该区域的干湿变化在低频上对大空间尺度气候变化的响应,具有一定的区域代表性。

另外,通过将本文重建的大气相对湿度序列与Cook等[47]的亚洲地区夏季帕尔默干旱指数(Monsoon Asia Drought Atlas,简称MADA)格点重建数据(6~8月)进行比较分析,计算在公共时段(1505~2005年)本文重建序列与MADA中黄河源区采样点距离较近的格点重建数据的相关系数。结果发现,重建序列与涉及到的4个格点(33.75°N,98.75°E;36.25°N,98.75°E;33.75°N,101.25°E;36.25°N,101.25°E)的MADA序列相关系数分别达到0.460、0.386、0.442和0.388(P<0.001,n=501),从而进一步证明了我们的重建序列的准确性。

根据《中国气象灾害大典——青海卷》记载[48],1530~1541年、1544~1586年、1590~1634年、1728~1745年、1817~1836年、1856~1886年、1917~1932年和1993~2004年的干旱时段在历史记录中均有所体现,特别是1917~1932年间,记载的干旱事件多达12次,1876~1879年青海遭受连年旱灾;1655~1697年、1746~1793年、1795~1816年、1898~1916年、1933~1957年和1962~1992年的湿润时段也在历史灾害资料[48]中有所体现,记录洪涝事件最多的是在1962~1992年和1933~1957年这两个时期,分别达31次和20次之多。

3.4 研究区域5~9月大气相对湿度变化的环流成因初探

为了进一步分析青藏高原黄河源区5~9月大气相对湿度变化的气候机理,本文采用美国NCEP/NCAR中心的北半球500hPa高度场2.5°×2.5°逐月再分析格点资料[49],试图对研究区5~9月大气相对湿度变化与前期和同期大尺度大气环流特征之间的关系进行研究。相关分析结果(图 7a)表明,在1969~2013年期间,黄河源区5~9月平均大气相对湿度与前期春季(3~5月)北半球500hPa高度场在青藏高原及其邻近地区存在一个显著的负相关区域,中心相关系数达-0.5。表明,研究区5~9月大气相对湿度变化受前期春季巴尔喀什湖至青藏高原地区高度场变化的显著影响,当青藏高原及其邻近地区高度场偏高(低),黄河源区相对湿度偏低(高)。其他明显相关区域主要包括:阿拉伯半岛、副热带西太平洋地区、北美洲以北的北冰洋地区的负相关区域,欧洲西部、北美洲以东的副热带大西洋地区的正相关区域。而研究区5~9月相对湿度与同期北半球500hPa高度场的相关分析(图 7b)显示,明显的负相关区域主要位于巴尔喀什湖至青藏高原西部、朝鲜半岛至日本海地区、副热带东北太平洋地区、北美洲以北的北冰洋地区,明显的正相关区域位于欧洲西部。

图 7 1969~2013年黄河源区5~9月平均大气相对湿度分别与前期春季 (a)及同期(b)北半球500hPa位势高度场相关系数分布深(浅)阴影区表示通过95 % (90 %)的显著性t检验 Fig. 7 Spatial correlation coefficients between the average relative humidity from May to September of the Yellow River source region and the preceding Spring (a) and contemporaneous (b) geopotential height at 500hPa of the Northern Hemisphere during 1969~2013. Correlation significant at the 95 % (90 %)confidence level using a t-test are shaded with dark (light) grey

此外,这里还采用了中国国家气候中心提供的74项环流指数资料与1969~2013年5~9月平均相对湿度序列进行相关分析,结果表明,黄河源区5~9月大气相对湿度与前期冬季和春季北半球极涡中心的强度有较强的负相关关系。

4 结论

本文利用采自黄河源区青海省玛沁县雪山乡的祁连圆柏树轮宽度标准化年表,分析了黄河源区树木生长状况对大气相对湿度变化的响应,发现该区域祁连圆柏的径向生长对大气相对湿度的响应比同期降水量更为敏感,由此重建了该地区公元1505~2013年5~9月大气相对湿度变化历史,经过检验,该重建方程稳定可靠。在过去的509年相对湿度变化中,极端湿润年份有4年,极端干旱年份有18年,重建序列大体经历了6个湿润阶段(1655~1697年、1746~1793年、1795~1816年、1898~1916年、1933~1957年和1962~1992年)和8个干旱阶段(1530~1541年、1544~1586年、1590~1634年、1728~1745年、1817~1836年、1856~1886年、1917~1932年和1993~2004年)。最长的湿润阶段为1746~1793年,持续年数为48年;最长的干旱阶段为1590~1634年,持续年数为44年;20世纪70年代初至80年代末是重建序列最湿润的年代;17世纪初到20年代末是重建序列最干旱的年代。利用多窗谱分析(MTM)方法对重建序列进行周期分析表明,重建的相对湿度序列具有85~256a、3.0~3.6a和2.0~2.8a左右的显著变化周期。周期变化也体现了赤道平流层东西风的周期振荡可能对黄河源区干湿变化产生的重要影响。将此次重建序列与黄河源区附近和青藏高原东北部地区已有的反映干湿状况的重建序列进行对比,发现它们的在低频变化上具有较好的一致性,不仅证明了此次大气相对湿度重建序列的可靠性,还表明了该区域的干湿变化在低频上对大空间尺度气候变化的响应,具有一定的区域代表性。研究结果还得到了大量历史气象灾害记录的验证。同时,分析了研究区5~9月大气相对湿度变化与前期和同期大尺度大气环流特征之间的关系。结果表明,在1969~2013年期间,黄河源区5~9月平均大气相对湿度与前期春季(3~5月)北半球500hPa高度场在青藏高原及其邻近地区存在一个显著的负相关区域。与同期北半球500hPa高度场的相关分析显示,明显的负相关区域主要位于巴尔喀什湖至青藏高原西部、朝鲜半岛至日本海地区、副热带东北太平洋地区、北美洲以北的北冰洋地区,明显的正相关区域位于欧洲西部。

致谢 非常感谢兰州大学资源环境学院勾晓华教授、中国科学院地理科学与资源研究所邵雪梅研究员为本文提供了对比数据;感谢审稿专家和编辑部老师建设性的修改意见。

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TREE-RING BASED MAY-SEPTEMBER RELATIVE HUMIDITY RECONSTRUCTION DURING 1505~2013 IN THE YELLOW RIVER SOURCE REGION
Huang Xiaomei①,②, Xiao Dingmu①,②,③, Qin Ningsheng     
(① Chengdu Institute of Plateau Meteorology, China Meterological Administration/Heavy Rain and Drought-Flood Disasters in Plateau and Basin Key Laboratory of Sichuan Province, Chengdu 610072;
Plateau Atmosphere and Environment Key Laboratory of Sichuan Province, Chengdu 610072;
Sichuan Provincial Meteorological Observatory, Chengdu 610072;
Climate Center of Sichuan Province, Chengdu 610072)

Abstract

The source region of the Yellow River is in the northeastern area of Tibetan Plateau(32°30'~36°12'N, 95°50'~103°30'E). This area is arid with a plateau-continental climate, which is in drought throughout the year. Its climate is affected by the plateau monsoon. This important region of the Tibetan Plateau has experienced changes in geographic environment and climatic conditions. These changes play a significant role in the Tibetan Plateau climate change, and will lead to problems in the social and economic development of Northwest and North China. It is important to develop new tree-ring chronologies in this region, in order to recognize climatic variation in the past. Tree-ring width chronology was created by Sabina przewalskii Kom. which collected in Xueshan Township of Maqên County of Qinghai Province(XS:34°77.293'N, 99°67.817'E; 3780~3811m). In total, 51 cores/26 trees were collected. All samples were surfaced, cross-dated and measured according to standard dendrochronology techniques. Three types of tree-ring width index chronologies were created:Standard (STD), Residual (RES) and ARSTAN (ARS) chronologies. The STD chronology, which preserves more growth features, was applied in this study. Correlation analysis indicates that there is significantly positive correlation between tree-ring width standardized chronology(STD)and the average relative humidity of four meteorological stations(May-September)in the source region of Yellow River(r=0.61969~2013). Based on the analyses, the relative humidity sequence in May-September of Yellow River source region during 1505~2013 was reconstructed. The reconstructed equation was stable and reliable and its explain variance reached 36.0%. In the past 509 years, there were 6 wet periods(1655~16971746~17931795~18161898~19161933~1957 and 1962~1992) and 8 dry periods(1530~15411544~15861590~16341728~17451817~18361856~18861917~1932 and 1993~2004). The longest wet period is 1746~1793(48 years), and the longest dry period is 1590~1634(44 years). The wettest period is 1970s~1980s, and the driest period is 1600s~1620s. There were 18 extremely dry years:1510, 1513, 1536, 1605, 1606, 1607, 1608, 1609, 1617, 1618, 1626, 1627, 1824, 1831, 1871, 1895, 1927 and 1998; and 4 extremely wet years:1773, 1910, 1975 and 1986. Comparison with the dry/wet events recorded in the history of the region from the yearly charts of dryness/wetness in northwest China for the last 500-year period shows many extreme years(wet years such as 1773 and 1986) and dry years(1510 and 1927) in the reconstruction. The multi-taper method(MTM)spectral analysis indicates that there are 3 periodic change of 85~256a, 3.0~3.6a and 2.0~2.8a. The 3.0~3.6a and 2.0~2.8a cycles may relate to the Quasi-biennial and Southern Oscillations influenced by alternating east-and west-wind regimes in the equatorial stratosphere lasting 26~30 months. By comparing the reconstructed sequence with the two reconstructed series which can reflect the status of dry and wet in the source region of Yangtze River and the northeastern Tibetan Plateau, it is found that these three areas share the same drought(1810s~1830s, 1870s~1880s and 1920s~1930s)and wet periods(1750s~1760s, 1890s~1910s, 1940s~1950s and 1970s~1990s)on an inter-annual scale. The result shows that these series have good consistency change on the low frequency. Compared with other tree-ring chronologies of nearby areas, we found that some dry periods, such as 1728~17451817~18361856~1886 and 1917~1932, coincide with low-growth periods of trees in these regions. Furthermore, we explore the climate mechanisms between the reconstruction and large-scale climate forcing.
Key words: source region of Yellow River     tree-ring standard chronology     relative humidity     reconstruction