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STOTEN: 九寨溝過去350年樹輪地震記錄

2020-05-19

青藏高原東緣近期頻發大震吸引了頗為廣泛的關注。強震會改變地形,嚴重影響樹木營養和水分吸收,抑制樹木生長。不過,區分樹木生長過程中記錄的地震信號和氣候信號,對于樹輪地震學和樹輪氣候學研究都至關重要。

最近,新構造與年代學實驗室范佳偉副研究員、蔣漢朝研究員及其團隊對青藏高原東緣九寨溝國家森林公園中云杉樹輪開展細致研究,發現在公元1748年、1879年、1961年、1977年和2017年樹輪寬度突然異常減?。ù蠹s60%的樹輪寬度減小至之前正常年份的70%以上),持續時間3至9年。通過與歷史、器測地震記錄和區域氣候記錄對比,發現這5次生長突然抑制事件剛好是在地震發生年或地震發生的次年(地震發生于樹木生長季結束之后),而與極端氣候或天氣事件(包括歷史記錄的寒潮、暴雨、暴雪、霜凍等)無關(圖 1)。據此,認為云杉樹輪的突然生長抑制與強烈地震導致的地表疏松引起的營養物質和水分流失有關。

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圖1. 九寨溝云杉樹輪寬度年表(a)與區域溫度記錄(b)的對比

然而,只有地震強度超過某一閾值時,樹輪才會有響應。通過一系列烈度預測方程和蒙特卡洛模擬計算,選取與2017年九寨溝Ms7.0級地震烈度最為一致的參數,應用到所有歷史和器測地震的烈度計算。發現只有當烈度超過6.2–6.8 MMI時,云杉樹輪才會出現突然生長抑制(圖 2)。換言之,20 km以內的Mw5.3或Ms5.5級地震或115 km以內的Mw7.4或Ms7.5級地震可能會造成云杉樹輪生長抑制。

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圖2. 歷史和器測地震在九寨溝國家森林公園產生的烈度(a代表烈度預測方程,b–e代表蒙特卡洛數值模擬,f代表器測記錄)

上述成果發表于國際1區Top期刊Science of the Total Environment: Jiawei Fan*, Xiaotong Wei, Wei Shi, Qiaoqiao Guo, Siqi Zhang, Hongyan Xu, Huiming Song, Chenxi Xu, Wenling An, Hanchao Jiang*, 2020. Response of tree rings to earthquakes during the past 350 years at Jiuzhaigou in the eastern Tibet. Science of the Total Environment, 731, 138714. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.138714.


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