姜盛夏，張同文，喻樹龍，尚華明，張瑞波，秦 莉，袁玉江

（中國氣象局烏魯木齊沙漠氣象研究所，新疆維吾爾自治區(qū)樹木年輪生態(tài)重點實驗室，中國氣象局樹木年輪理化研究重點實驗室，新疆 烏魯木齊 830002）

新疆位于歐亞大陸腹地，距海遙遠，加之青藏高原及其他山系的阻擋，水汽較難抵達，形成了特殊的干旱氣候環(huán)境。天山和阿爾泰山是新疆兩大重要山系。來自大西洋和北冰洋的濕潤氣流受到山體的阻擋抬升，在山區(qū)形成較多地形雨，從而使天山—阿爾泰山成為新疆干旱背景下兩條明顯的濕潤帶，并具備了孕育天然森林的自然條件。樹木作為森林生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，研究樹木生長與氣候的關系，有助于認識和評估全球變暖對森林生態(tài)系統(tǒng)的影響[1]。此外，樹木年輪具有定年準確、分辨率高、連續(xù)性強、地域分布范圍廣和易于復本等特點，可以彌補氣象站點稀少、器測記錄短缺的不足，是了解過去氣候變化規(guī)律和預測未來氣候變化的重要資料，在全球變化研究中被廣泛使用。研究人員已在天山和阿爾泰山開展了一系列樹木生長氣候響應分析[2-6]和歷史氣候重建工作[7-10]。但相關研究大多基于單個或較少的采樣點，較少涉及區(qū)域尺度。通過最優(yōu)信號提取法，Shi 等[11]利用15 個樹輪年表重建了過去千年來南亞夏季風指數(shù)變化。時光磊等[12]根據(jù)改進的區(qū)域優(yōu)化平均法，基于15 組樹輪最大晚材密度序列，重建了北半球1 400 a 的夏季平均溫度。李明啟等[13]利用6 條基于樹木年輪重建的氣溫序列，集成重建了青藏高原東北部過去1 300 多年和青藏高原東南部過去600 多年的溫度序列。鑒于數(shù)據(jù)集成方法在半球及區(qū)域尺度氣候重建研究中的成功應用，本文擬根據(jù)利用樹木年輪建立的天山和阿爾泰山歷史氣候序列，集成重建兩大山區(qū)的年降水量和夏季氣溫變化，并分析不同研究區(qū)氣候變化特征和氣候驅動因子。研究結果對深入認識全球氣候變化的區(qū)域響應以及彌補極端氣候事件歷史記載缺失等方面有重要的科學意義。

1 研究背景

研究區(qū)域為新疆天山和阿爾泰山。中國天山橫貫新疆中部，東起哈密市以東的星星峽戈壁，西至中國與吉爾吉斯斯坦邊境，長約1 700 km，平均海拔為3 500～4 500 m。由于天山高大的山體能夠阻擋冷空氣的南侵，成為新疆重要氣候分界線，北疆屬于中溫帶，而南疆則屬于暖溫帶[14]。雪嶺云杉（Picea schrenkiana）是天山山區(qū)的森林建群種，主要分布在天山北坡海拔1 400～2 800 m 的陰坡和半陰坡，在天山東部分布有少量雪嶺云杉和西伯利亞落葉松（Larix sibirica）混交林[15]。中國阿爾泰山位于新疆北部邊界，呈西北—東南走向，長約500 km，海拔1 000～3 500 m[16-17]。氣候類型為北溫帶大陸性寒冷氣候，冬季寒冷漫長，夏季炎熱短暫。山區(qū)降水主要由西風環(huán)流帶來的水汽受地形抬升形成，且自西北向東南遞減。林區(qū)內(nèi)主要建群種為西伯利亞落葉松，約占總面積的95%以上，常伴生有西伯利亞云杉（Picea obovata）、西伯利亞冷杉（Abies sibirica）等樹種[18]。

2 資料與方法

2.1 數(shù)據(jù)資料

目前研究區(qū)樹輪重建的氣候要素多為上一年生長季到當年生長季的降水量和生長季的平均氣溫。本研究以新源、昭蘇、小渠子、巴侖臺、大西溝、天池、巴音布魯克和巴里坤8 個氣象站年降水量和夏季（6—8 月）氣溫平均值代表天山區(qū)域年降水量和夏季平均氣溫。以哈巴河、布爾津、阿勒泰、富蘊和青河5 個氣象站年降水量和夏季（6—8 月）氣溫平均值代表阿爾泰山區(qū)域年降水量和夏季氣溫。分別計算已收集的樹輪氣候重建序列與天山、阿爾泰山區(qū)域年降水量和夏季氣溫的相關系數(shù)，選擇相關性顯著（p＜0.05）的樹輪氣候重建序列用于歷史氣候集成重建研究。各區(qū)域所用的樹輪采樣點和氣象站點的位置信息見圖1，具體樹輪重建序列信息見表1。

表1 與天山、阿爾泰山年降水量和夏季氣溫相關顯著的重建序列

圖1 樹輪采樣點和氣象站點位置信息

2.2 研究方法

利用多元線性回歸分析法建立歷史氣候重建序列與天山、阿爾泰山區(qū)域氣候要素的轉換方程，由于重建序列與氣象資料的公共時段較短，因此采用逐一剔除法對轉換方程進行交叉檢驗。從相關系數(shù)、符號檢驗、誤差縮減值、乘積平均數(shù)等方面驗證方程的穩(wěn)定性和可靠性。將重建序列進行11 a 滑動平均提取低頻變化信息，分析天山和阿爾泰山年降水量及夏季氣溫的冷暖干濕變化階段。通過相關分析和一階差相關分析方法，比較兩區(qū)域重建序列變化的一致性。采用多窗譜分析法獲取時間序列的變化準周期。

3 結果與分析

3.1 歷史氣候重建

3.1.1 天山年降水量

選取1961—2003 年為建模期，以天山區(qū)域年降水量為重建氣候要素，以樹輪重建序列為自變量，利用多元線性回歸模型建立重建方程：

式中，PTS為天山區(qū)域年降水量，PT1為阿克蘇河流域上年8 月—當年4 月降水量，PT2為伊犁鞏乃斯地區(qū)4—8 月降水量，PT3為中天山上年7 月—當年6 月降水量，PT4為伊犁尼勒克地區(qū)7—8 月降水量，PT5為中天山南坡巴侖臺地區(qū)上年7 月—當年6 月降水量，PT6為伊犁特克斯河流域上年7 月—當年6 月降水量，PT7為天山北坡呼圖壁河流域上年8 月—當年7 月降水量，PT8為賽里木湖流域上年8 月—當年7月降水量。重建方程的復相關系數(shù)為0.767，方差解釋量為58.8%（調(diào)整自由度后為49.2%），F(xiàn)檢驗值（F=6.077）通過0.000 1 的顯著性檢驗。

3.1.2 天山夏季氣溫

選取1961—2001 年為建模期，以天山區(qū)域夏季氣溫為重建氣候要素，以樹輪重建序列為自變量，利用多元線性回歸模型建立重建方程：

式中，TTS為天山區(qū)域夏季平均氣溫，TT1為新疆精河5—8 月平均氣溫，TT2為伊犁新源地區(qū)4—8 月平均氣溫，TT3為南天山北坡西部6—7 月平均氣溫，TNX為新疆北部5—8 月平均氣溫，TT4為開都河流域上年9 月—當年3 月平均氣溫。重建方程的復相關系數(shù)為0.859，方差解釋量為73.8%（調(diào)整自由度后為70.1%），F(xiàn)檢驗值（F=19.739）通過0.000 1 的顯著性檢驗。

3.1.3 阿爾泰山年降水量

選取1961—2003 年為建模期，以阿爾泰山區(qū)域年降水量為重建氣候要素，以已有的樹輪重建序列為自變量，利用多元線性回歸模型建立重建方程：

式中，PALT為阿爾泰山區(qū)域年降水量，PA1為阿勒泰西部6—9 月降水量，PA2為阿勒泰地區(qū)1—2 月降雪量，PA3為阿爾泰山南坡7 月降水量，PA4為阿爾泰山南坡上年7 月—當年6 月降水量，PA5為阿勒泰西部上年7 月—當年6 月降水量，PA6為阿勒泰地區(qū)上年7 月—當年6 月降水量。重建方程的復相關系數(shù)為0.817，方差解釋量為66.8%（調(diào)整自由度后為61.3%），F(xiàn)檢驗值（F=12.089）通過0.000 1 的顯著性檢驗。

3.1.4 阿爾泰山夏季氣溫

選取1961—2003 年為建模期，以阿爾泰山區(qū)域夏季氣溫為重建氣候要素，以已有的樹輪重建序列為自變量，利用多元線性回歸模型建立重建方程：

式中，TALT為阿爾泰山區(qū)域夏季平均氣溫，TA1為阿勒泰西部5—9 月平均氣溫，TA2為阿勒泰東部6—7月平均氣溫，TA3和TA6均為阿勒泰地區(qū)6 月平均氣溫，TA4為阿爾泰山中部7 月平均氣溫，TA5為阿爾泰山中部6 月平均氣溫，TNX為新疆北部5—8 月平均氣溫。重建方程的復相關系數(shù)為0.772，方差解釋量為59.6%（調(diào)整自由度后為51.3%），F(xiàn)檢驗值（F=7.174）通過0.000 1 的顯著性檢驗。

3.1.5 重建方程的檢驗

采用逐一剔除法對重建方程進行交叉檢驗，結果如表2 所示。各方程的原始值符號檢驗均通過0.01 的顯著性檢驗，公式（2）～（4）的一階差符號檢驗達到了0.01 的顯著性水平，公式（1）的一階差符號檢驗未通過0.05 的顯著性水平，這說明天山夏季氣溫、阿爾泰山年降水量和夏季氣溫重建值和實測值在高低頻變化上的一致性均較好，而天山年降水量重建值與實測值在低頻變化上的一致性更好。各方程的誤差縮減值（RE）均＞0.3，乘積平均數(shù)（t）均達到了0.01 的顯著性水平，以上檢驗結果表明了重建方程是穩(wěn)定的。由圖2 可知，在1961 年以來的觀測時段內(nèi)，天山、阿爾泰山年降水量和夏季氣溫的重建值與實測值吻合較好，進一步說明了重建方程穩(wěn)定可靠。

圖2 重建序列與實測序列的對比（a 為天山年降水量，b 為天山夏季氣溫，c 為阿爾泰山年降水量，d 為阿爾泰山夏季氣溫）

表2 重建方程逐一剔除法檢驗統(tǒng)計量

3.2 歷史氣候變化特征分析

3.2.1 天山

定義降水量高于平均值+1σ 的年份為偏濕年份，降水量低于平均值-1σ 的年份為偏干年份；定義氣溫高于平均值+1σ 的年份為偏暖年份，氣溫低于平均值-1σ 的年份為偏冷年份。1859—2003 年，天山山區(qū)偏濕年份和偏干年份分別為26、21 a，占重建總年份的17.92%和14.48%。1850—2001 年天山山區(qū)偏冷年份和偏暖年份分別為25、22 a，占重建總年份的16.45%、14.47%。表3 列出了天山山區(qū)年降水量和夏季氣溫變化的極端年份。降水量的10 個極端高值年份主要分布在20 世紀上半葉，其中4 個極端濕潤年集中在20 世紀90 年代。降水量的10 個極端低值年份中，有4 個極端干旱年集中在20 世紀10 年代。夏季氣溫的極端低值主要分布在20 世紀上半葉，而極端高值則多分布于19 世紀后半葉。在所有極值年份中，有近一半集中在20 世紀上半葉，該時段是極端氣候事件多發(fā)時期。

表3 重建序列表現(xiàn)的極端年份

將天山區(qū)域年降水量和夏季平均氣溫重建序列分別經(jīng)11 a 滑動平均處理（圖3a、3b），以揭示該地區(qū)低頻氣候變化規(guī)律。如果稱滑動平均值在多年平均值以上的時段為濕潤期或暖期，在多年平均值以下的時段為干旱期或冷期，則1859—2003年天山大致經(jīng)歷了5 個偏干時期（1864—1871、1876—1886、1908—1922、1947—1949、1965—1990 年）和5個 偏 濕 時 期（1872—1875、1887—1907、1923—1946、1950—1964、1991—1998 年），1850—2001 年經(jīng)歷了3 個偏冷時期（1855—1856、1894—1918、1936—1992 年）和3 個偏暖時期（1857—1893、1919—1935、1993—1996 年）。

圖3 天山、阿爾泰山年降水量和夏季氣溫重建序列（a、b 為天山，c、d 為阿爾泰山；紅色點代表極端濕潤年/溫暖年，藍色點代表極端干旱年/寒冷年）

多窗譜分析（MTM）表明，在0.05 的顯著性水平上，天山年降水量重建序列存在2～4、5.5、27～30和38～39 a 的變化周期（圖4a），夏季平均氣溫重建序列存在2～4、10.5、53.5 和63.7 a 的變化周期（圖4b）。

3.2.2 阿爾泰山

1850—2003年阿爾泰山偏濕年份和偏干年份分別為22、24 a，占總重建序列的14.29%、15.58%，偏暖年份和偏冷年份分別為27、22 a，占總重建序列的17.53%、14.29%。由表3 可知，降水量的10 個極端低值年份中，有4 個極端干旱年份集中在20世紀40 年代；10 個極端高值年份中有6 a 分布于19 世紀后半葉。10 個氣溫極端低值年份中有6 a分布于20 世紀后半葉，而極端高值年份主要集中在20 世紀上半葉。20 世紀上半葉和下半葉極值年份數(shù)量相當，均多于19 世紀上半葉。

將阿爾泰山年降水量和夏季平均氣溫重建序列經(jīng)11 a 滑動平均處理后發(fā)現(xiàn)（圖3c 和圖3d），1850—2003 年阿爾泰山降水經(jīng)歷了5 個偏干時期（1876—1890、1895—1908、1929—1932、1938—1960、1966—1987 年）和6 個偏濕時期（1855—1875、1891—1894、1909—1928、1933—1937、1961—1965、1988—1998 年），夏季平均氣溫經(jīng)歷了4 個偏冷時期 （1855—1873、1882—1892、1937—1942、1961—1995 年）和4 個偏暖時期（1874—1881、1893—1936、1943—1960、1996—1998 年）。

多窗譜分析表明，在0.05 的顯著性水平上，阿爾泰山年降水量存在2～5 a 的周期（圖4c），夏季均溫存在2～4 和12.6 a 的變化周期（圖4d）。

圖4 重建序列的多窗譜分析（a 為天山年降水量，b 為天山夏季氣溫，c 為阿爾泰山年降水量，d 為阿爾泰山夏季氣溫；紅色虛線代表0.05 的顯著性水平）

4 討論

對比圖3a 和圖3c，發(fā)現(xiàn)天山和阿爾泰山年降水量均表現(xiàn)出1876—1886、1947—1949 和1966—1987 年的偏干期，以及1872—1875、1891—1894、1923—1928、1933—1937、1961—1964 和1991—1998年的偏濕期。兩條重建序列在1918—1960 年的相關性和一階差相關性均不顯著，相關系數(shù)僅為0.111和0.176；在1961—2003 年兩條序列間的相關系數(shù)和一階差相關系數(shù)分別為0.483（p＜0.01）和0.423（p＜0.01）。兩區(qū)域年降水量變化在1960 年之后吻合程度較高。通過比較圖3b 和圖3d 發(fā)現(xiàn)，2 個區(qū)域的夏 季 氣 溫 均 表 現(xiàn)出1855—1856、1937—1942 和1961—1992 年的偏冷時期，以及1874—1881 和1919—1935 年的偏暖時期。兩條重建序列間的相關系數(shù)和一階差相關系數(shù)在1920—1960 年（41 a）內(nèi)分別為0.439（p＜0.01）和0.312（p＜0.05），在1961—2001 年（41 a）分別為0.592（p＜0.01）和0.470（p＜0.01）。以上結果表明自1960 年之后天山和阿爾泰山年降水量和夏季氣溫在高、低頻變化上的一致性均增強。1960 年以來兩區(qū)域重建序列的吻合度增高，可能是由新疆區(qū)域尺度氣候變化的同步性導致的。袁薇等[43]通過分析新疆1961—2005 年92 個氣象站和4 個行業(yè)站的夏季觀測資料，發(fā)現(xiàn)新疆夏季氣溫在時間上具有顯著的線性升溫趨勢，在空間上全區(qū)表現(xiàn)出較明顯的一致性。其還指出貝加爾湖地區(qū)高壓脊的異常是影響新疆氣溫整體變化的主要大氣環(huán)流模態(tài)。當該脊偏強時，異常的高壓會給新疆地區(qū)帶來強勁的偏南風，持續(xù)的暖平流造成新疆區(qū)域整體氣溫偏高。全球增溫導致全球水文循環(huán)過程加劇以及海洋水汽蒸發(fā)量增大，致使大氣環(huán)流所攜帶的水汽含量增加。自20 世紀60 年代以來，新疆年降水量總體呈增加趨勢，這是新疆區(qū)域氣候對全球變暖的響應[44]。

與極端高值年份相比，天山和阿爾泰山的氣候變化在極端低值年份更易表現(xiàn)出區(qū)域一致性。例如，1885 和1974 年兩區(qū)域都為極端干旱年，1887、1911、1972 年都為極端寒冷年。為進一步驗證重建序列的可靠性，將重建序列的極端年份與史料記載對比（表4）。結果發(fā)現(xiàn)樹輪資料揭示的天山1885、1916—1917、1957、1965、1974 和1991 年的干旱，以及阿爾泰山1963、1974、1978 和1983 年的干旱均與旱災記錄一致。此外，天山區(qū)域1887 年的寒冷年份記載有“七月，鎮(zhèn)西廳大雪，遲播作物凍傷……。七月二十七至二十九，綏來大雪，秋禾凍萎……”的低溫冷害事件。阿爾泰山區(qū)域1913 年的濕潤年份記載有“七月，阿勒泰洪水，木筏難渡，絕糧半月……”的洪水災害事件[45]；1890 年的濕潤年份在喀納斯湖沉積物粒度分析發(fā)現(xiàn)的極端洪水事件[46]中得到了證實。Ma 等[47]分析天山大龍池的湖泊沉積物粒度變化發(fā)現(xiàn)，該地區(qū)4—9 月降水量自1930—1975 年呈明顯下降趨勢，而1975 年之后呈增加趨勢，這與本文通過樹木年輪集成重建的天山區(qū)域年降水量變化基本吻合。本文發(fā)現(xiàn)20 世紀10 年代是天山山區(qū)干旱事件頻發(fā)的時段，在基于樹輪重建的天山山區(qū)[48-49]甚至河西走廊東部[50]的氣候水文序列中也有相同的發(fā)現(xiàn)。而且Zhang 等[51]還認為20 世紀10 年代可能是中亞及其周邊地區(qū)過去256 a 來最干旱的年代。對比天山而言，阿爾泰山極端氣候的歷史記載相對較少。兩區(qū)域共同表現(xiàn)出的極值年份，例如1885 年的干旱年，僅在天山山區(qū)有旱災的相關記錄。這可能與阿爾泰山游牧民居多，歷史災害記錄偶有缺失有關。

表4 重建序列中的極端年份與歷史記錄的對比

天山、阿爾泰山區(qū)域年降水量及夏季氣溫重建序列均存在2～6 a 的變化周期，這與厄爾尼諾—南方濤動（ENSO）周期[52-53]較為吻合。NINO3.4 區(qū)海表溫度距平指數(shù)（NINO3.4）、南方濤動指數(shù)（SOI）均是表征ENSO 的重要特征值。表5 為集成重建的天山和阿爾泰山氣候變化序列與HadISST 的NINO3.4（1870—2003 年）[54]、CRU 數(shù)據(jù)集的SOI（1866—2003年）[55]的相關分析結果，發(fā)現(xiàn)厄爾尼諾對天山和阿爾泰山年降水量變化有明顯的滯后影響，而夏季氣溫與NINO3.4 沒有顯著的相關性。南方濤動與4 條重建序列間均存在顯著的滯后相關性，與年降水量序列呈負相關，與夏季氣溫序列呈正相關。在4 條重建序列中，天山山區(qū)年降水量變化對ENSO 的響應最為顯著，與上年1—12 月的NINO3.4 指數(shù)的相關系數(shù)達0.248（n=133，p＜0.01），與上年8 月SOI指數(shù)的相關系數(shù)達-0.311（n=137，p＜0.01）。此外，阿爾泰山年降水量變化亦受到厄爾尼諾和南方濤動的綜合影響。然而研究區(qū)年降水量變化對NINO3.4 指數(shù)和SOI指數(shù)響應的時間窗口并不一致，這說明雖然厄爾尼諾與南方濤動之間有密切的聯(lián)系，但兩者對該地區(qū)氣候變化的影響在時域上存在一定的差異性。蒲書箴等[56]發(fā)現(xiàn)在厄爾尼諾和南方濤動的活動頻域內(nèi)，由于大氣的比熱容低于海水的比熱容，在海—氣耦合過程中，氣壓的變化更為靈敏，而水溫的變化則相對保守。陳福等[57]研究指出，與NINO3.4 指數(shù)相比，SOI指數(shù)不僅受下墊面海洋的影響，還受季節(jié)尺度的高頻變化影響。因?！獨庀嗷プ饔玫捻憫头答伿且粋€復雜的過程，厄爾尼諾和南方濤動并非所有時期都是協(xié)同變化。兩區(qū)域年降水量與ENSO 存在顯著的遙相關，可能是因為當厄爾尼諾發(fā)生時，沃克環(huán)流減弱，東亞和南亞地區(qū)低空出現(xiàn)高壓異常，使得其高壓左側由印度洋往北的水汽輸送增強，導致研究區(qū)降水量偏多[58]。天山和阿爾泰山夏季氣溫對ENSO 的響應較弱，可能是因為夏季大氣環(huán)流極為復雜，具有較強的不穩(wěn)定性和突變性，除厄爾尼諾外，氣溫變化可能還受到多種其他因子（例如季風變異、青藏高原雪蓋等）的影響[59]。

表5 重建序列與NINO 3.4 和SOI 的相關分析結果

天山夏季氣溫10.5 a 的變化周期和阿爾泰山夏季氣溫12.6 a 的變化周期，與太陽黑子11 a 的活動周期[60]十分接近。太陽黑子活動是地表氣溫和氣壓變化的重要外部驅動力，能夠導致溫度梯度和氣壓梯度發(fā)生改變，使得大氣環(huán)流產(chǎn)生變化，進而影響天氣和氣候[61]。也有研究認為太陽黑子變化是通過調(diào)節(jié)入射地球的宇宙射線通量的變化，進而影響地球上空云量的變化，并最終影響氣候變化[62]。為了解研究區(qū)夏季氣溫變化與太陽黑子的關系，將天山和阿爾泰山夏季氣溫重建值與比利時皇家天文臺記錄的太陽黑子相對數(shù)月值進行相關分析（1859—2003年），發(fā)現(xiàn)太陽黑子相對數(shù)與天山夏季氣溫沒有明顯的線性相關，與阿爾泰山夏季氣溫存在1～5 a 的滯后負相關，相關系數(shù)達到0.01 的顯著性水平。但劉櫟杉等[63]卻發(fā)現(xiàn)天山氣溫變化與太陽活動有一定的規(guī)律，其與第19、20、23 周期下降段及24 周期的太陽黑子波動呈反相關，與第21、22 周期的太陽黑子波動呈正相關。這種相關性的差異可能是與其52 a較短的研究時段有關，而本研究中的相關分析所用時段長達140 余年；還可能是因為用于集成重建天山夏季氣溫的原始重建序列較少，對天山山區(qū)氣溫變化的代表性不足所致。另外，在基于冰芯氧同位素建立的俄羅斯境內(nèi)阿爾泰山氣溫歷史變化序列中，也發(fā)現(xiàn)太陽活動是影響該地區(qū)過去750 a 氣溫變化的重要因子[64]。還有研究認為烏魯木齊1 號冰川物質平衡以及近67 a 天山年降水量與太陽黑子周期變化具有相關性[65]。也就是說，樹輪資料、冰芯資料和觀測資料都顯示研究區(qū)氣候變化可能受到太陽黑子的驅動。但在西風帶、海氣耦合模式、地形地貌等因素的綜合作用下，研究區(qū)氣候變化與太陽黑子活動關系的機理方面還有待于后續(xù)深入研究。

5 結論

本文集成重建了近150 a 天山、阿爾泰山區(qū)域年降水量和夏季氣溫歷史變化序列，主要結論如下：

（1）重建序列的極值分析顯示天山山區(qū)極端氣候的發(fā)生年份主要集中在20 世紀上半葉，而阿爾泰山極端氣候年份在20 世紀上半葉和下半葉分布的數(shù)量相當，均多于19 世紀下半葉。

（2）天山經(jīng)歷了“5 干5 濕”和“3 冷3 暖”的階段變化；阿爾泰山經(jīng)歷了“5 干6 濕”“4 冷4 暖”的階段變化。兩區(qū)域均存在1876—1886、1947—1949 和1966—1987 年的偏干期；1872—1875、1891—1894、1923—1928、1933—1937、1961—1964 和1991—1998年的偏濕期；1855—1856、1937—1942 和1961—1992 年的偏冷期以及1874—1881 和1919—1935 年的偏暖期。

（3）天山區(qū)域年降水量重建序列存在2～4、5.5、27～30 和38～39 a 的變化周期，夏季平均氣溫重建序列存在2～4、10.5、53.5 和63.7 a 的變化周期；阿爾泰山年降水量存在2～5 a 的周期，夏季均溫存在2～4 和12.6 a 的變化周期。

（4）重建序列揭示的天山1885、1916—1917、1957、1965、1974 和1991 年的極端干旱年份，以及阿爾泰山1963、1974、1978 和1983 年的極端干旱年份均與旱災記錄一致。

（5）天山、阿爾泰山年降水量變化受到ENSO 的顯著影響，且存在明顯的滯后效應；兩區(qū)域夏季氣溫與南方濤動呈顯著正相關（p＜0.05）。太陽黑子相對數(shù)與阿爾泰山夏季氣溫呈滯后負相關，與天山夏季氣溫沒有明顯的線性相關。