新墨西哥中南部地区数十年干旱周期模式和后果
布鲁斯·t·米尔恩道格拉斯。摩尔胡里奥·l·贝当古James a .公园托马斯·w·史威特南罗伯特·威廉·t·r·Parmenter Pockman
极端,地区性干旱半干旱生态系统中最常见的干扰所作相对缓慢的恢复率。Drought-driven影响可以包括区域性同步昆虫爆发,火灾,和树死亡率(史威特南和贝当古1990),以及灾难性的失败的农业、造林、畜牧生产(Mainguet 1994)。干旱条件下,伴随着人为土地管理不善,导致随后的草地和农田的入侵木本灌木和nonna-tive福布斯和草,导致了现代“沙漠化”过程表现在世界的许多地方(阿切尔et al . 1988年)。
在美国西南航空1950年代的干旱最严重的气候事件过去的年,因为广泛影响地区的生态(Herbel et al . 1972;raybet雷竞技最新史威特南和贝当古1998),水资源托马斯(1963)、经济(Regensberg 1996)。随着人口和资源需求的增加在西南,所以经济敏感性将大规模的干旱。一个清晰的理解极端干旱不仅是必要的理解长期生态系统动力学,也减轻社会经济的影响。
本章的目标是使用Sevilleta lte网站在新墨西哥州中部(1)量化降水的年代际变化推断从394年的树木年轮记录,(2)相关的重复在降水年代际波动主要干旱1890年代和1950年代,(3)评估与干旱相关的生态响应的上个世纪,和(4)阐明biotic-atmospheric提要支持,可能会影响未来的反应。我们评估级、定时和年降水量年代际波动的后果。
Sevilleta lte网站描述
的Sevilleta lte研究站点位于Sevilleta国家野生动物保护区(NWR),罗县,新墨西哥(34°20 ' N, 106°50 W)。Sevilleta NWR公司由100000公顷草原,沙漠,和林地接壤的两个山脉和里奥格兰德山谷走一圈。海拔从1350米在格兰德河2797 Ladron高峰的西北部分的避难所。地形、地质、土壤、水文、互动与主要空气质量动态,提供了一个时空模板,使该地区几个生物群落之间的过渡区。区域包含社区代表和相交大平原草原,大盆地侏儒兔,Chi-huahuan沙漠,室内茂密的树丛,山地针叶林(1982年布朗)。
Sevilleta气raybet雷竞技最新候描述
的Sevilleta lte研究地区横跨主要季节性气团之间的边界(例如,冬天北极锋系统下向南穿过大平原和影响力Sevilleta东部边缘;大盆地极地气团扩展到Sevilleta北部边缘;百慕大高压产生的夏季对流风暴山脉,追踪在Sevilleta东北低地)。叠加在这些空间模式的时序动态厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)现象。这些气候现象raybet雷竞技最新进一步翻译的影响洛矶山脉南部。
的年度气候季节性风暴Sraybet雷竞技最新evilleta区域包括两种不同的模式。在深秋,冬天,春天,风暴发展在东北部和太平洋热带。这些风暴被带领到极地和亚热带地区急流,年度总降水频率和新墨西哥州中部部分是调制的年际(ENSO)鉴于和年代际(太平洋年代际振荡)在太平洋气候变化。raybet雷竞技最新一般来说,新墨西哥州中部往往湿掉,冬天,在厄尔尼诺事件和泉水,或有时太平洋年代际振荡(PDO)是正的,相反的条件在拉尼娜(ENSO,请参阅安德拉德和卖家1988年,摩尔·达姆1990年,微软1991年科赫,Cayan 1992年韦伯,Kahya和Dracup 1993;PDO,请参阅Cayan et al . 1998年,曼图亚和兔子2002)。Sevilleta索科罗,南面,沉淀于10月至5月期间在厄尔尼诺年增加了53%,减少了略多于一半在拉尼娜事件相比,内侧过去80年(图15.1、表15.1)。虽然这fall-winter-spring降水增加可能会出现小,冷条件和休眠植被土壤水分补给,从而增加生长季节土壤水的可用性。同时,这些冷季额风暴有广泛的跟踪
降水600毫米:
我的1 1 1 1 1“我”“我1”1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1的1我' 1 ' 1 1 1 1 1 1 1 1 1
1860 1890 1900 1910 1920 1933 1940 1950 1930 1970 1980 1990 2000
一年
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一年
图15.1降水记录索科罗,新墨西哥(1880 - 2000)。注意时间的低降水从1890年代末到1900年代初和1950 - 1957年期间。
(> 100公里)和倾向于同步生态系统应对该地区的降水事件。
夏季降水是由北美季风驱动的。在夏天的时候,急流撤退到更北部的纬度,从而减少该地区太平洋风暴系统的影响。通常,最大降水的西南发生在7月,8月,9月,与对流雷雨在这个北美季风。季风降水来源于潮湿的空气质量在墨西哥湾和推到西南的百慕大高压(米切尔1976;尼尔森1986)。由此产生的降水分布heteroge-neously景观的雷暴产生的山脉和移动在低地。尽管颞可变性是低,空间变异性
表15.1平均降水由罗ENSO类,新墨西哥,1914 - 1993。
降水(毫米)
ENSO
类N年Oct-May Jun-Sep
厄尔尼诺15 119.6 156.2 275.8
内侧56 137.1 239.4 102.3 b
拉尼娜9 b 162.5 112.5 49.9摄氏度
ENSO类不同字母明显不同(P < 0.05)。
高。ENSO现象之间的联系和夏季降水在新墨西哥州弱(安德拉德和卖家1988;摩尔et al . 1992;哈林顿et al . 1992年)。似乎有一些可预测性季风爆发和/或大小的水分(希金斯和史2000),但可预测性比冬季和春季水分与ENSO循环的极端。虽然雨季水分的7月,8月,9月通常占超过一半的年降水量Sevilleta地区防止夏季水分蒸发蒸腾充电土壤水分高深度。因此,植被反应夏天水分是短暂的和不完整的。
因此,我们认为fall-winter-spring降水是分开的夏季(6)降水。连续的土壤水分监测Sevilleta显示温度和植物生长的增加5月和6月耗尽前的表面土壤水分nonmonsoon时期季风在7月开始。季风水分一般很快就失去了通过蒸发风暴之间(2 - 3天),这样的过渡从夏天到冬天通常是一段干燥的土壤。
数十年降水模式
直接测量降水的Sevilleta lte始于1988年,和罗县记录日期1870年代。因此,我们阐明持续取得的年降水量年代际气候模式从一个记录从树的年轮。394年沉淀的历史(1598 - 1991)重建了公园et al。(新闻)结合了松树(松果体蕉芋)从生活和死去的树木年轮年表(1950年代死于干旱)在阿罗约已明显减少订下山脉,东部的部门Sevilleta NWR(图15.2,15.3)。最初的重构提出了降水深度偏离长期(286毫米,其中的意思。= 63.5),强调异常湿和干年(图15.3)。这个重建的细节解释贝当古et al .(1993)和公园等。(新闻)。年表Sevilleta树木年轮指数统计与实际降水以罗重叠的时期(1892 - 1991)。我们几个赛季相比,但最高的相关性(r = 0.74)是一个覆盖之前的13个月的间隔8月8月度过当前的增长。新墨西哥州南部松柏,Grissino-Mayer et al。(1997)也发现了相似的调节降雨的形成层的增长在过去的夏季和秋季和当前的春季和夏季,冬季降雨(1月至3月)有什么影响。线性回归是用来估计August-to-August降水从年轮指数。
我们使用了多窗口谱分析方法(MTM;Dettinger et al . 1995年)来测量重建颞可变性的降水记录。MTM光谱分析用三个正交波形测量方差的时间序列在不同的频率,或者相反,时间。置信区间(99%和95)在地球物理定义适当的零假设
-
- 图15.2 Pinon-juniper林地现如今山脉,新墨西哥Sevilleta国家野生动物保护区。矮松松树在这山脉为重建的长期降水记录提供了样本。
噪声时间序列是红色的,也就是说,比白噪声相关和不相关的随机漫步。因此,峰值超过置信区间的MTM谱表示持续的振荡(图15.3 b)。在年代际尺度,Sevilleta树木年轮重建证明显著(99%置信区间)可变性的72.9,68.5,64.1,60.2,56.8,53.8,51.3,48.8,44.4,42.7,40.9,39.4,和36.6年(南达科他州意味着= 51.9,= 11.3)。因此,平均大约每52年干旱和潮湿的时期发生在阿罗约已明显减少。数据必须小心评估因为消除趋势在构建的原始树木年轮记录的变化可能导致高估低频率(d . Meko per。通讯,2002)。
干旱给植物相互矛盾的人口结构方面的挑战。一粒种子在种族之间(1)合适的外观条件萌发和(2)的生存几率不断萎缩或逃避捕食。干旱阻碍前者,后者可能会加速。因此,生态相关的年降水量的分析记录应该集中在偏离平均降水,因为偏差测量任何给定的独特性。此外,一系列湿年有利于萌发和建立物种需要反常地大量的水,如蓝色格兰马草的草,Bouteloua股薄肌(尼尔森1986)。一系列的干旱年份应该排种子银行通过摩擦,从而颜色植物群落动态。因此,我们重塑的年度估计降水偏离均值,或者“正常”(图15.3),并研究了连续的字符串偏差发现时代持续湿和干燥条件。
年注册会计师(毫米)
图15.3模式的长期变化基于阿罗约德已明显减少树木年轮记录的降水。(一)年度降水深度-长期的意思。点显示年发生在干旱时期。(b)多窗口谱方法的原始降水深度。水平线表示95%(虚线)和99%(固体)的置信区间。(c)运行的和降水异常,即累积降水异常,注册会计师。(d)注册会计师的累积概率分布。
年注册会计师(毫米)
图15.3模式的长期变化基于阿罗约德已明显减少树木年轮记录的降水。(一)年度降水深度-长期的意思。点显示年发生在干旱时期。(b)多窗口谱方法的原始降水深度。水平线表示95%(虚线)和99%(固体)的置信区间。(c)运行的和降水异常,即累积降水异常,注册会计师。(d)注册会计师的累积概率分布。
樵夫后(1968年)和“质量曲线”水文技术(例如,彭和Buras 2000),我们发现持久,反复湿和干燥的时期形成的运行和异常现象,也就是说,累积降水异常或注册会计师(图15.3摄氏度)。波峰和波谷对应于高、低净积累,分别。最大的会计师(787毫米)发生在1727年,和-523毫米的低发生在1971年。植物生活在1727或1971年将是非常湿或干时代结束,分别。CPA的累积概率密度表明,只有10%的主要干旱年像早期的1600年代和1950年代(图15.3 d)。相比之下,偏态分布产生的异常潮湿时期超过一个标准差的会计师20%的时间。个人年更容易在潮湿的时代比干。
有7干年的漫长的字符串构成了持续干旱。记录长度除以7建议56年作为一个近似干旱重现期,与时间序列分析的协议(图15.3 b)。的间隔恰逢最近主要干旱的1890年代和1950年代相隔约60年。
我们的结论是,长期在降水发生波动
Sevilleta地区大约每隔52年,尽管间隔41到63年都在一个标准偏差的预期的52年。试图预测未来的干旱是有限的相当大的可变性复发间隔和缺乏明确的理论关于气候振荡的起源。然而,这种限制并不否认在过去十年的干旱的存在可能复发与主要的生态和社会经济后果。
十年数十年气候振荡的可能来源raybet雷竞技最新
的最终来源的低频变化Sevilleta年轮系列目前尚未解决。在年代际振荡模式世纪时间表已确定在每年的气温和降水量系列仪器记录(例如,Cayan et al . 1998;麦凯布和Dettinger 1999;Dettinger et al . 2001年)和树木年轮在北美西部(例如,他满et al . 2001;Gedalof和史密斯2001;Villalba et al . 2001年)。假设大多数的低频变化源于太平洋ENSO的盆地和涉及交互模式与长期十年纪念气候波动(Dettinger et al . 2001年)。raybet雷竞技最新请注意,类似的低频变化也被确认为大西洋(例如,Delworth et al . 1993;恩菲尔德和Mestas-Nunez 1999),可能产生相似的温度和降水周期的研究,特别是在夏天。在北太平洋海面温度的差异出现在模式和年代际时间尺度(~ 20 - 30年)伴随着变化的强度和位置在冬天阿留申低压。这被称为北太平洋振荡(禁食;Gershnov和巴内特1998)或太平洋年代际振荡(PDO);曼图亚和兔子2002)。
在低频变化的主要解释PDO等随机大气强迫大气远程并置对比观测大气相互作用,tropical-extratropical交互,海洋telecon-nections和内在的海洋变化(在兔子看到摘要et al . 2000;Dettinger et al . 2001;曼图亚和兔子2002)。有相当多的讨论稳态和混乱的行为十年到世纪的变化,从而对其可预测性。乐观的看法是,了解当前阶段的长期模式(例如,PDO)可以用来预测气候几年(拉蒂夫和巴内特1996;raybet雷竞技最新Dettinger et al . 2000;施耐德和米勒2001)。
二十世纪,两个完整PDO周期。“酷”或负PDO (La Nina-like)政权盛行从1890年到1924年和1947年到1976年,而“温暖”或积极的PDO政权盛行从1925年到1946年,从1977年到1994年。使用小波分析,Minobe(1997, 1999)发现,北太平洋海面温度的波动,海平面压力和温度重建基于北美树木年轮最精力充沛的周期的研究15 - 25年(用于北方冬季)和50 - 70年(用于北方冬季和春季)。根据Minobe(1999),这两个周期的研究相对三同步,产生一个“政权转移”在北太平洋气候在1920年代,1940年代和1970年代时逆转阶段。raybet雷竞技最新有轻微的迹象这样一个政权转变从1998年开始当PDO指数大幅-(“酷”模式),热带太平洋开始降温后长时间1976后变暖,和北大西洋开始温暖自1960年代以来经过长时间冷却。这样的条件在政权转移1940年代到1950年代的干旱,一集,根据Sevilleta树木年轮,每41 - 63年往往会复发。我们抵制诱惑任何长期的预测,但我们建议相反,新墨西哥政客,资源管理器,和农场主都小有乐观的理由。和史威特南和贝当古(1998)所指出的,另一个极端干旱的可能性,应准备利用这种地方生物学家“自然实验”。
阿罗约德已明显减少重建区域的可靠性评估
我们的分析的年轮降水年表表示,主要的干旱发生在阿罗约德已明显减少Sevilleta每41 - 63年(图15.3 b, c)。重叠的树木年轮记录和现代气象测量使我们能够评估的程度Sevilleta记录显示条件更广泛的格兰德河盆地中部。
测量总年降水量的预测因素生态系统生产力因为降水的季节性时间是其生物有效性的关键。时间和其他因素如土壤持水能力可以影响降水的影响对经济增长(1964年情人节和Norris)。帕尔默干旱强度指数(PDSI;帕默1965)可以确定生态有效湿和干燥条件。PDSI使用降水、温度和土壤水分测量水分的可用性。当地气候指数是标准化的,所以相对干燥和湿润可以比较在整个美国。raybet雷竞技最新PDSI是外推过去raybet雷竞技最新气候地区在州内。
PDSI记录Sevilleta地区覆盖整个时期从1895年到现在(图15.4;源http://lwf.ncdc.noaa.gov/oa/raybet雷竞技最新climate/onlineprod/干旱/ main.html)。时间指数高于0时被认为是潮湿的时期,而低于零表示干燥条件。干旱严重程度分类从-2.0开始,增加与减少索引值。相对比较短的Sevilleta lte(1989年至今),条件出现的震荡,干1989年拉尼娜现象很湿在1992 - 1993年的厄尔尼诺现象。索引然后基本上还是干的,直到1996年的潮湿的季风,继续通过1997 - 1998年的厄尔尼诺现象,然后再回到主要干1998年到现在的扩展拉尼娜现象(2002)。湿干振荡显然是常态。
最值得注意的例外模式在两个长时间在1890年代到1900年代早期,从1950年到1957年。然后,整个指数保持在零度以下。1890年代到1900年代早期干旱负有责任
帕尔默干旱强度指数
1979 T T 1984 ^ T 1 ssst r T 1994 20 02
帕尔默干旱强度指数
1979 T T 1984 ^ T 1 ssst r T 1994 20 02
图15.4—帕尔默干旱强度指数为中央新墨西哥(1895 - 2002)。注意时间的低(干)指数在1898 - 1905和1950 - 1957年的时期。
新墨西哥-部门05:189 s - 2002(月平均)
图15.4—帕尔默干旱强度指数为中央新墨西哥(1895 - 2002)。注意时间的低(干)指数在1898 - 1905和1950 - 1957年的时期。
大规模死亡的牲畜和灌木入侵西南牧场在1890年代。1950 - 1957年期间被称为“50的干旱。”在Southwest, this was much more severe than the "Dust Bowl" drought of the 1930s in the panhandle region of Oklahoma and Texas. Table 15.2 lists the years with mean annual PDSI values less than minus 2.0. These two dry periods indicated by the PDSI are consistent with the树木年轮年表和反映低降雨量时间在罗降水记录。
PDSI值显著相关重建降水深度。使用回归分析从只好重建降水(贝当古et al . 1993;公园等人在出版社)和年平均PDSI值从气候地区5(中间格兰德河河谷)产生一个R2 = 0.46 (p < 0.0001,raybet雷竞技最新 n = 95;图15.5)。月,5月和6月表现出最强的关系(R2 = 0.497, p < 0.0001, n = 95 R2 = 0.469, p < 0.001, n = 95),分别。因此,重建的降水深度在统计学上相关区域水分条件。然而,相当多的无法解释的变异,可能是由于土壤,液压,阿罗约德已明显减少站点和地形条件,警告,肆无忌惮的记录的应用程序。
一年 |
PDSI |
一年 |
PDSI |
一年 |
PDSI |
一年 |
PDSI |
1900年 |
-3.12 |
1918年 |
-2.59 |
1946年 |
-2.50 |
1971年 |
-2.25 |
1901年 |
-2.44 |
1922年 |
-2.41 |
1947年 |
-3.01 |
1982年 |
-2.27 |
1902年 |
-2.65 |
1934年 |
-2.56 |
1950年 |
-2.09 |
||
1904年 |
-3.29 |
1951年 |
-3.38 |
||||
1909年 |
-2.39 |
1952年 |
-3.02 |
||||
1910年 |
-3.19 |
1953年 |
-2.30 |
||||
1954年 |
-3.31 |
||||||
1955年 |
-3.11 |
||||||
1956年 |
-3.78 |
||||||
1957年 |
-3.23 |
影响气候Sevilletaraybet雷竞技最新生态区过渡区
的Sevilleta lte的几个网站的界面主要生物群落,包括短草草原,Chihuahan沙漠灌木地和pinon-juniper林地。潜在蒸散的和可用的土壤水分调节的分布各种各样的生物群落。例如,均匀土壤发生在局部粗糙的地形,斜率和调节地表能源供应方面的细微差别,产生重复植被模式(图15.6)。沙漠灌木如Larrea tridentata主导朝南的斜坡水分高的赤字。几米之外,Juniperus monosperma主导在同一海拔相邻北坡。检查之前和之后的航拍照片1950年代干旱表明,长在中间找到东部和西部面临斜坡条件成为边际旱灾期间去世。今天,两个优势种相遇,燕国。重复摄影表明,l . tri-dentata成为更广泛地建立了1950年代后干旱(图15.7),显然反映了大规模扩张的沙漠灌木地在新墨西哥州(Grover Musick, 1990)。
我们使用的初步测量的相对增长率l . tridentata年降水量和j . monosperma功能检查假设物种能够生长在遥远的过去在阿罗约de已明显减少。周期性的湿和干燥的时期在过去400年里(图15.3 c)应该创造了机会等物种l . tridentata建立。然而,令人满意的资源可用性不会克服传播限制或竞争,也会影响。正在进行的现场实验处理有竞争力的相互作用这些物种。
纵向研究10个标志着20每个物种的灌木树枝从每个网站(200 < PPT < 340 mm)被用来校准二阶多项式回归的质量比生长速率的函数年降水量(b·t·米尔恩、c·雷斯特雷波和w·Pockman unpubl。数据,2001)。平均相对
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- 图15.5—帕尔默干旱强度指数的回归(PDSI)价值观和降水记录从阿罗约德已明显减少树木年轮重建数据。
l . tridentata生物量变化(B)是dB / Bdt = -137.2 + 1.28 PPT - 0.0029 PPT2, PPT在哪年降水量(毫米)在2000年。对j . monosperma dB / Bdt = -6.83 + 0.05 ppt - 0.0001 PPT2。我们模拟年度净初级生产力1598年- 1991年,假设植物始于1 kg / m2的生物量(即。由分散,没有限制)和有潜力发展在逻辑上50 kg / m2的承载能力。我们认为没有竞争。因此,仿真估计每个物种的潜在的净初级生产力的系列年度降水深度估计从树木年轮记录。
相对较高的年平均降雨量在阿罗约de已明显减少青睐j . monosperma l . tridentata以上的增长。几十年显示持续高瞻博生产力的时代,正值l . tridentata致命的条件(图15.8)。合适的条件l . tridentata出现在整个记录,但一再打断没有增长的时期。我们得出结论:气候变化、扩散限制和竞争是可能的解释缺乏l . tridentata直到最近在该地区。
当然,整个景观的变化可以维持人口来源物种。源种群将改善气候变化的影响在给定位置通过提供繁殖体的注入。raybet雷竞技最新因此,一个全面的视图将包括一个metapopulation方法理解的作用时态变化在空间(Keymer et al . 2000年)。raybet雷竞技最新气候波动可以转变的边缘种群物种超越他们之前从占领地区分销或被淘汰。同样,在一个物种的边缘分布,小气候的变化可能会造成局部片状分布(霍尔特和Keitt 2000)。raybet雷竞技最新
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- 图15.6的一个小流域Sevilleta lte网站,显示juniper稀树大草原植被在北斜坡(左)连续的奇瓦瓦沙漠植被的朝南的斜坡(右)。
生理极限的一个例子,尤其在干旱生态系统相关来源于植物对水的需求来维持蒸腾。水通过木质部运输受到空化引起的中断通过高木质部与干旱相关关系紧张或周期冻融在木质部(批和斯佩1989)。干旱或冻结条件引起空化物种间相差很大,由木质部的结构特点,坑膜孔径的干旱(斯佩里和批1988)和木质部导管卷在冻结(戴维斯et al . 1999;斯佩et al . 1994年)。这个可量化的链接到木质部结构使得植物物理极限的定义函数比一些更加直接的生理参数的功能限制是很难预测的。虽然有些物种可以修复空化的影响(霍尔布鲁克和Zwieniecki 1999),液压限制主要是固定在一个个体,从而维护水运输的个人依赖他们经历的干旱和严寒而活跃。
干旱的影响
高度可变的降水减少,土壤水分条件的机会,有利于萌发和建立将发生在必要的序列(尼尔森1986)。尽管木本种类Sevilleta lte(例如,松果体鸡蛋果,j . monosperma l . tridentata)非常耐旱(林惇et al . 1998;痘痕,
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- 图15.7的照片Palo杜罗峡谷区,Sevilleta lte的网站。:牛羊群风车附近喝地区,大约1928年。底部:1998年相同的观点。注意creosotebush的入侵(Larrea tridentata)和草(Sporobolus spp)。
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- 图15.8模拟的净初级生产力Juniperus monosperma(实线)和Larrea tridentata(填充点)对累积降水在394年代理沉淀历史从阿罗约已明显减少,Sevilleta lte。
男人和斯佩2000),幼苗根系暴露他们的有限的范围内极浅的土壤干燥。在这种情况下,大量的空化导致的死亡率(威廉姆斯et al . 1997年)。连接建立后,占主导地位的灌木物种方法的完整空化很少(Pockman和斯佩2000)。条件扩展干旱时期,如1950年代的干旱在新墨西哥州(1998)艾伦和Breshears可能接近这些物种的生理极限干旱诱导空化。
冷冻效果
Sevilleta从灌木地过渡,由l . tridentata在北方草原代表北方l . tri-dentata的连续分布的极限。尽管其常绿习惯使l . tridentata随时利用有利条件,还必须保持水在冻结条件下运输,以支持其常绿树叶。历史报告的l . tridentata在其北部边界表明极端冷事件导致大枯死的地上部生长(科塔姆1937)。成熟的l . tridentata茎在亚利桑那州南部展览没有栓塞后冻结0°、-10°C之间,然后栓塞线性增长降低温度栓塞完成之前在-16°- -20°C (Pockman和斯佩1997)。没长期气候数据的分析表明,这一临界温度范围对应的物种在索诺兰沙漠的北部边界raybet雷竞技最新和莫哈韦沙漠,但未能占北白尾海雕扩展范围的里奥格兰德山谷走在Sevilleta极限。最近的数据表明,l . tridentata Sevilleta更耐freezing-induced空化比在亚利桑那州(Martinez-Vilalta Pockman, 2002)。Biogeo-graphic变异提供了机会来检验这个生理极限的角色在决定物种的分布。
生态系统反馈Sevilleta的气候raybet雷竞技最新
尽管很明显,温度和湿度影响植物的分布在Sevilleta lte网站,有证据表明,植被模式对当地气候反馈。raybet雷竞技最新这方面的一个例子发生在这一领域的Sevilleta由l . tridentata(图15.7)。人们普遍猜测,人为干扰的旱地在墨西哥和美国西南部,与干旱周期(例如,伟大的1890年代和1950年代的干旱;黑斯廷斯和特纳1965),促进了最近加速度范围扩张的木本灌木。草地过度放牧,过度的牛、羊和马在19世纪晚期,加上持续干旱、喜欢沙漠灌木(l . tridentata和豆科灌木Prosopis spp。)。布雷(1901,第289页)指出入侵的速度在世纪之交的西德克萨斯:“关于建立的木本植物,它是人的证词一致的长期观察,大多数的树丛[= L。tridentata]和豆科灌木覆盖国家曾开放草草原。”Encroachment of desert shrubs northward and into grasslands continued during the twentieth century, particularly in New Mexico and west Texas (Gardner 1951; Branscomb 1958; Humphrey 1958; Buffington and Herbel 1965; York and Dick-Peddie 1969; Hen-nessy et al. 1983; Humphrey 1987; McPherson et al. 1988; Grover and Musick 1990).
灌木物种的入侵到草原不仅有相当大的影响生态系统动力学(施莱辛格et al . 1990年)和人类活动(Mainguet 1994),而且对中尺度气候条件的潜在变化。海登(1998)回顾了现有文献和分析大规模温度模式,相关的观察到的最低温度在沙漠美国西南部的预测露点温度相同的网站。冬天最低温度范围比预测8°C温暖(海登1998);在Sevilleta lte网站,冬季最低气温可能高达4°C温暖比预测的露点温度。这种差异的原因是由于nonmethane碳氢化合物释放沙漠植被(特别是萜烯从沙漠灌木l . tridentata);这些碳氢化合物是“温室气体”的发射率和减少以上地方大气植被,防止热损失,提高夜间最小值。
在Sevilleta lte网站,两个气象站位于5公里彼此在同一海拔麦肯齐公寓;一个是在一个社区由l . tridentata而另一种是草原包围着。车站在creosotebush植被通常夜间最低蛋彩画——寄存器高
温度°C
25日20日15
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1 23456789 10
今年天站40 =草原49 =灌木40 - 49
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图15.9气温高于沙漠灌木植被和草原植被Sevilleta lte网站1月1 - 10,2000;气象站相距4.4公里。注意最低气温高于沙漠灌木植被。
温度比站在草原(图15.9),特别是在平静时期(大风混合大气中超过两个站点)。大气变暖killing-frosts的概率降低,从而增加生存和人口增长的可能性的沙漠灌木物种。因此,它可能是荒漠化草原的木本灌木入侵被入侵的灌木加速通过大气化学变化,最终改变温度制度,允许更大的生存和扩张的灌木种群减少霜冻。这个假设未来的研究将需要确定多少,植被的变化可以影响的地区气候干旱和半干旱生态系统。raybet雷竞技最新
结论
生态学家测量或模型生物反应很慢长气候周期的研究。raybet雷竞技最新大多数差距模型,例如,模拟气候变化作为随机方差在一年一度的意思。raybet雷竞技最新插入年代际气候振荡差距模型,然而,已被证明产生周期性或转变的意思是生物质(Yeakley et al . 1994年)。Sevil-leta的一般特征raybet雷竞技最新气候包括季节、年际和年代际尺度上的变化。
41 - 63年周期性的年降水量构成更高频率的生态响应缓慢变化的气候环境中发生。野生种群的变化管理、疾病、或捕食可能导致不同的反应,取决于振荡上升或下降趋势。植树造林或土地复垦的努力可能是最成功的润湿相循环,在20至30年的时间内相对潮湿的天气有利于工作。试图保持生产力牧场在随后的干燥阶段的振荡操作失败的风险。事实上,它可能是偶然的Sevilleta国家野生动物保护区成立一个工作农场只有10年结束后的1950年代的干旱CPA空前低时(图15.3摄氏度)。
政策制定者和金融机构可能会预料到经济崩溃遵循干旱刺激土地所有权的突然变化。Sevilleta树木年轮记录,仅限于7多年干旱的严重程度和持续时间,表明52年重现期为主要干旱(图15.3 b),最后干旱期间坚持在1942年和1972年之间。我们目前缺少必要的时间深度、区域覆盖,了解全球范围内的海气相互作用构成这个明显的周期性。我们也认识到这些周期的研究本质上可能是不稳定的,可以通过各种调制现象,包括人为的气候。raybet雷竞技最新因此,我们在做任何锻炼谨慎预测即将到来的新墨西哥中南部的干旱。然而,我们指出,极端干旱在二十一世纪早期是期望的范围内,人类人口增长和对水和其他资源的需求在新墨西哥中南部放大对干旱的敏感性。
土地管理者可能反映在1890年代的经验。引入铁路创建了一个激励股票范围,因为更容易进入市场。同时,引入风车使牧场主供应饮用水家畜在干旱。然而,没有沉淀,饲料作物无法承受高库存率,导致长期消耗土壤有机质和种子银行。在未来的干旱、精度等明显的技术解决方案耕作方式、优化灌溉策略和转基因农作物或牲畜实际上可能增加风险景观或生态系统的各个组件,就像井和火车在过去所做的那样。半干旱土地的生态受到环境变异的人类事业,因此应该管理在时间尺度的几个人类一代又一代。
总结
的变化降水发生在季节、年际和年代际时间尺度。生态和经济后果相关的土地利用和资源管理驱动搜索重复的模式确定从直接和代理气候记录。raybet雷竞技最新我们研究了394年的记录(1598 - 1991)的降水来自松树的年轮(松果体蕉芋)Sevilleta国家野生动物
避难所和长期生态研究网站在新墨西哥州中部,美国。一个重要52周期性(标准差11.3年)的重大干旱地区降雨恰逢1890年代和1950年代。长期的生态后果的长达十年的干旱有关建立新的物种,生理压力,植物和大气之间的反馈,与土地利用和经济的影响。模拟的净初级生产力Juniperus monosperma(有juniper)和Larrea tridentata (creosotebush) l . tridentata增长表明,适用条件发生间歇性地在过去的四个世纪。评估干旱的1890年代和1950年代表明未来的技术尝试改善干旱的影响应该减少不可预见的后果的各种组件的风景。偶尔在年降水量年代际振荡在该地区的主要生态因子。
感谢Dave Meko和两个匿名评论者迈克德廷杰引导这一努力的最终结果。支持由NSF提供赠款DEB 9910123 BTM和DEB 9910123。Sevilleta lte没有出版。263年。
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