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STOTEN: 九寨沟过去350年树轮地震记录

2020-05-19

青藏高原东缘近期频发大震吸引了颇为广泛的关注。强震会改变地形,严重影响树木营养和水分吸收,抑制树木生长。不过,区分树木生长过程中记录的地震信号和气候信号,对于树轮地震学和树轮气候学研究都至关重要。

最近,新构造与年代学实验室范佳伟副研究员、蒋汉朝研究员及其团队对青藏高原东缘九寨沟国家森林公园中云杉树轮开展细致研究,发现在公元1748年、1879年、1961年、1977年和2017年树轮宽度突然异常减小(大约60%的树轮宽度减小至之前正常年份的70%以上),持续时间3至9年。通过与历史、器测地震记录和区域气候记录对比,发现这5次生长突然抑制事件刚好是在地震发生年或地震发生的次年(地震发生于树木生长季结束之后),而与极端气候或天气事件(包括历史记录的寒潮、暴雨、暴雪、霜冻等)无关(图 1)。据此,认为云杉树轮的突然生长抑制与强烈地震导致的地表疏松引起的营养物质和水分流失有关。

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图1. 九寨沟云杉树轮宽度年表(a)与区域温度记录(b)的对比

然而,只有地震强度超过某一阈值时,树轮才会有响应。通过一系列烈度预测方程和蒙特卡洛模拟计算,选取与2017年九寨沟Ms7.0级地震烈度最为一致的参数,应用到所有历史和器测地震的烈度计算。发现只有当烈度超过6.2–6.8 MMI时,云杉树轮才会出现突然生长抑制(图 2)。换言之,20 km以内的Mw5.3或Ms5.5级地震或115 km以内的Mw7.4或Ms7.5级地震可能会造成云杉树轮生长抑制。

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图2. 历史和器测地震在九寨沟国家森林公园产生的烈度(a代表烈度预测方程,b–e代表蒙特卡洛数值模拟,f代表器测记录)

上述成果发表于国际1区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.