年轮与气候有什么联系?

年轮与气候有什么联系?

年轮即木材上的纹理.春回大地之时,紧挨着树皮里面的细胞开始分裂；分裂后的细胞大而壁厚,颜色鲜嫩,科学家称之为早期木,树干里的深色年轮就是由早期木形成的.在这以后,树又进入冬季休眠时期,周而复始,循环不已.这样,许多种树的主干里便生成一圈又一圈深浅相间的环,每一环就是一年增长的部分.这种年轮在针叶树中显显著,在大多数温带落叶树中不明显,而许多热带树中则根本没有.
如今年轮已成为科学研究的一个重要领域.树被称为活档案,年轮就是记录.它不仅说明树木本身的年龄,还能说明每年的降水量和温度变化.年轮上可能还记录了森林大火、早期霜冻以及从周围环境中吸取的化学成分.因此只要我们知道了如何揭示树的秘密,它就会向我们诉说从它出世起,周围发生的大量事情.而现在这个学科的热点课题是从年轮中测出过去的气象以及气象的重大变化.
运用年轮的研究成果开始于本世纪初,美国的学者道格拉斯1901年在一家伐木营地考察那里伐树木的年轮型式,想找出证据说明这些年轮中记录了以11年为周期的太阳黑子活动.他没有立即找到证据,但他注意到,一个地区和另一个地区的年轮型式似乎一无二致.例如,一个伐木营地新伐的树木,里面是两道薄薄的年轮,外面是三道厚厚的年轮,其他营地新伐的树木也是这样.人们可以推断,这种型式表明,两年是坏天气,三年是好天气.道格拉斯注意到,他发现的这种型式的年轮似乎在亚利桑那州北部到处皆有.
在本世纪的头20年中,道格拉斯继续研究年轮的型式.通过识别年轮来测定古老建筑的年代是道格拉斯的创举.美国西南部印第安人村庄的废墟,长期以来引起考古学家的兴趣.那些村庄原由工匠精心建造,其中有许多房屋显然已经使用了好多世纪,可是后来不知何故,那些村庄都废弃了.据估计,那些村庄早在公元前2000年就已存在.道格拉斯从1916年起开始考察印第安村庄废墟残留的木料,研究其年轮以确定其年化.到1929年,他终于制成一个“浮动”年表.
有文明传统的地方,在使用年轮方面可能出人意料,令人惊讶.比如说,在中世纪俄国的诺夫哥罗德,街上泥泞不堪,市民就往路面铺原木.一层陷进泥里就再铺一层,到现在至少有28条街已经堆满了一层又一层的原木,这些原木的年代从公元953年起一直到182年,真是年轮博览会.又如,像伦勃朗和鲁本斯等艺术大师的油画,分析其橡木油画板上的年轮型式就可知作画的年代.
现代年轮学可以说起源于60年代生物学家弗里茨在亚利桑那大学的研究工作.弗里茨和他的同事仔细考察了塔克森附近一些树的生长过程,他们给树枝乃至整棵树都套上了塑料膜,以断定一棵树究竟摄取和放出了多少各种各样的气体.经过8个寒暑的工作,他们终于详尽地了解了一环年轮生长的全部过程.
他们把美国西南部周围年轮的数据收集起来,同80年来的气象记录进行 比较,就会看出年轮如何反映出气候.因此,对于没有气象记录的时期,我们从一环年轮形成的情况可以推断出当时的气候.弗里茨就这样把美国和太平洋北部的气象图编制到大约公元1600年.
年轮专家还研究了酸雨美国对美国东部森林的影响.哥伦比亚大学的戈登．雅各比解释说,随着树越长越老,年轮也变得越来越薄.这是正常的老化过程.因而可以得出结论：酸雨对树起着相反的作用.我们还必须比较气象数据以排除 树生长减慢的其他可能原因.要证实酸雨的影响,必须找出正常条件以外的生长受阻情况.雅各比在新英格兰州周围的12个圈定地区中看到有3个地区受酸雨影响,其余9个地区没有受酸雨影响.
此外,年轮还记录了火山爆发、地震等自然现象.像圣海伦斯火山爆发时,大量灰尘和气体进入同温层,遮住大片阳光.这会使温度降到冰点以下,给树内留下一道叫做霜轮的特殊标记.而地震则会给树造成损害,使树在以后的一些年中产生较薄的年轮.
在某些情况下,年轮也可以用来证明环境污染的影响.由于几世纪以来不断燃烧煤和石油,大气层中二氧化碳大量蓄积,从而造成未来的地球气温升高.年轮气象关系学国际计划的数据将扩展到公元1700年,这个年代比开始燃烧煤和石油的产业革命时期还要早得多.研究者说：“没有这种数据基础,大气层科学家要想确切地知道渐暖趋势,恐怕还要用8年到20年的时间去观察气温和二氧化碳.到那时,恐怕为时过晚了.”