近年来随着全球变暖和极端气候事件的发生,气候变化研究迫在眉睫。以往的研究多注重上千年尺度的气候演变,而近百年来的气候变化状况与人类生产生活联系更为密切。本文通过树木年轮、历史文献资料和器测气象数据,旨在揭示秦岭地区160年来降水变化及与旱涝灾害的关系。依据秦岭主峰太白山北坡太白红杉(LarixChinensis)树轮宽度指数以及周边宝鸡和眉县多年的气象站点数据,利用多元回归模型重建了该地区160年来前一年11月至当年6月的累计降水量序列,研究了1852~2012年秦岭主峰太白山历史降水变化特征和规律;同时根据1959~2015年秦岭地区32个气象站点的器测气温和降水数据,计算出秦岭地区56年来的标准潜在蒸散发SPEI指数,并揭示了气候变暖背景下秦岭地区干湿时空变化特征。并通过历史文献资料与器测气象资料的结合,再现了秦岭地区历史时期旱涝事件的发生、变化周期和规律。研究获得以下结论与进展: (1)利用树轮资料模拟重建了秦岭太白山地区160年来前一年11月到当年6月累计降水量序列,弥补了器测降水资料的不足。小波周期分析结果显示秦岭太白山降水变化存在4种震荡周期。 重建降水回归方程的方差解释量为39.6%(R2adj=0.370,F=15.109,P<0.001)通过了显著性检验,重建序列得到历史文献记录的灾害以及周边重建结果的支撑与验证。重建降水序列表现出明显的干湿变化和周期性波动特征,在过去160年中较湿润的时段主要有1875~1885年,1908~1923年和1983~2002年;持续干旱的时段包括1857~1867年,1886~1907年,1923~1935年以及1954~1965年。周期分析结果显示研究区160年来降水变化存在47~54a、17~22a、准13a和3~7a的4种震荡周期,并且表现出小周期弱化,大周期增强的趋势。太白山地区气候变化还受到更大尺度的水文气候变化的影响。 (2)太白山太白红杉当年的径向生长受前一年11月至当年6月累计降水量的影响明显,呈现出极显著的负相关关系,一定程度上具有明确的植物生理学意义。 除当年7月和当年10月,其他月份树木生长对降水的响应和气温的响应呈反向相关,即年表与气温呈正相关时,所对应月份的降水量与年表则呈负相关,反之亦然。 标准年表与前一年11月至当年6月累计降水量相关系数最高(r=-0.539,P<0.001,n=55)。2~7月各月均温与年表呈正相关,且3月和6月气温与年表呈现极显著正相关关系。对各月份均温组合时发现,与当年3~6月平均气温相关性达到0.405(P<0.01,n=55)。 (3)基于历史文献资料统计表明1850-1959年秦岭地区共发生83次旱涝灾害事件,灾害的分等级评价中,发现秦岭地区存在旱后有涝,涝后又旱,旱涝交替出现的现象。 1850-1959年秦岭地区旱灾和涝灾分别发生35次和48次,分别占旱涝灾害总次数的42.17%和57.83%。某些时段旱涝灾害相互交替并且连续性的出现。发生模式以单季旱、涝灾害为主,也存在双季连续、三季连续甚至四季连续灾害。旱涝灾害在时间尺度上大致存在7年、11年、21年和31年4个振荡周期,7年的变化周期与ENSO的变化周期比较吻合,说明该地区气候变化可能与ENSO事件发生有关。 (4)器测气象资料记录的1960~2015年,秦岭地区出现干旱化趋势,且秦岭北坡的干旱化趋势和程度大于南坡。 秦岭地区的年平均标准潜在蒸散发指数变化率为-0.10/10a,干旱化程度加深。56年来秦岭南坡和北坡地区旱涝等级变化总趋势较为一致,表现出旱灾增加而涝灾减少,而旱涝频率、灾害发生等级存在南北差异。秦岭南、北坡的年平均标准潜在蒸散发指数分别以0.075/10a和0.128/10a的速率下降,表明56年来北坡的干旱化程度超过南坡。在某些高海拔地区,干旱化趋势也很显著。小波分析结果显示SPEI指数5-7年和9-11年周期的变化与ENSO和太阳黑子的周期吻合,说明秦岭地区气候变化可能受到更大尺度气候变化的影响。 (5)树轮重建的降水序列与历史文献记录以及器测数据计算的标准潜在蒸散发指数序列在公共区间存在共同的振荡周期,160年来秦岭地区干湿变化在时空尺度上一定程度的受到了更大范围水文气候变化的影响。 树轮重建序列、历史文献序列以及标准潜在蒸散发指数序列与ENSO的变化周期吻合,160年来秦岭地区干湿变化在时空尺度上一定程度的受到了更大范围水文气候变化的影响。树轮重建序列、历史文献序列以及SPEI指数序列的变化周期存在5~7a和11~13a的共同区间。树轮重建的秦岭太白山地区1960~2012年上年11月至次年6月累计降水与观测值变化较为一致,重建序列基本能够再现实测的降水变化特征。树轮重建的降水和历史文献重建的旱涝指数趋势也表现出一定的趋同性,在一些时段两个序列低值和高值变化是比较同步的。