破译树木年轮里的气候密码

中国气象局乌鲁木齐沙漠气象研究所树木年轮研究团队——

破译树木年轮里的气候密码

团队成员在用显微镜分析样芯信息。

本报记者 李亚楠摄

团队成员在采集样芯。

受访者供图

深山、丛林、溪流、荒漠、峭壁……这些人迹罕至的地方，中国气象局乌鲁木齐沙漠气象研究所树木年轮研究团队都曾用脚步丈量过。

“我们被称为‘树语者’，也有人叫我们‘树木年轮的翻译官’。”团队成员秦莉形象地描述她从事的工作。上世纪五六十年代，新疆刚刚开始建设气象站，为了获取先前的气象数据，研究团队翻山越岭，寻得心中的理想树木，再根据树木的生长情况，一步步破译气候变化的密码。同时，根据树木样芯鉴定树龄，更好地保护古树名木。

翻山越岭寻找样本，建成树木年轮标本库

采样，是研究的第一步。由于平原或城市里的树木受人类活动影响大，无法准确反映区域气候与水文变化。不受人类活动影响的树，才能更准确地记录当时的气候变化。“最好是在深山老林里，越是没人的地方，越理想。”秦莉说。

要找到这样的树，身体得吃苦，人能走到树跟前，就不容易。秦莉回忆，他们经常骑马或者骑毛驴一路跋涉，甚至徒步走到目的地，沉重的水瓶压得肩膀生疼。路途遥远，还未抵达采样点，水已经喝掉大半，有时还要面临高原反应的考验。“干我们这行，首先得身体好。”秦莉说。

在野外搞科研，经常会有危险，遇到蚊子、蚂蝗是难免的，有时候还会遇上雪豹、野猪和熊。2009年夏天，研究团队骑马在新疆巴音布鲁克山区采集样本时，与正在觅食的3只雪豹不期而遇，它们不时发出“哧哧”声，表现出进攻姿态。双方僵持着，时间仿佛凝固了，人和雪豹都丝毫不敢动。最终，雪豹消失在崖壁上。

更常见的是遇到极端天气。“有时候早上上山时还有路，中午一场洪水后，就找不到回来的路了，只能绕路或者住一晚再说。”团队成员张合理说。

在深山老林，受点伤在所难免。2018年5月，团队成员尚华明到昆仑山采集样本，返程的路上，脚下一滑，顺着山脊滚下50多米，同行的护边员用衣服、绳子、木棍做了个简易担架，抬了10多公里才下山。到医院检查，脊椎受了伤，转到大医院后才做了手术。

上世纪90年代以前，样本通常是厚度10厘米以上的圆盘样本，被人戏称为“菜墩子”。有的圆盘样本重七八十公斤，只能靠人扛马拉。现在已退休的团队成员袁玉江有一次背着圆盘样本下山时，险些翻进山谷。

现在采样简单了许多，只需用生长锥取出来一截筷子粗细的木条就可以。以前采集1个点需要1个月，现在1天就能完成。

有时候，团队也会做“无用功”。有一次，秦莉和同事们发现，远处一个山头上，有几棵树神似“老头树”，“长得矮小，但是树龄却很大，因为光照和水文原因，长得很慢。”秦莉解释。但爬了几个小时，采集了样本大家才发现“看走眼”，树龄很小，并不符合他们对样本的要求。

截至目前，在研究团队的努力下，实验室已建成亚洲最大的树木年轮标本库，存有圆盘样本1000多个，树芯样本5万余根。

精密分析样芯信息，让树木年轮“开口说话”

古树如同记录历史时期气候与环境信息的“史官”。如果说采集样本是对体力的考验，那么让“史官”们“开口说话”，则是一场比拼耐力的马拉松。要运用树轮的宽度、灰度、密度、细胞等多种分析手段和研究方法，获取藏在年轮中的信息，“打个比方，在没有气象站的区域，树木就是我们的气象站，只是记录的方式不一样，需要我们去破译气候密码。”张合理说。

摆在团队成员喻树龙面前的密度测量仪器是2006年从国外引进的，也是当年国内第一套密度测量系统。年轮宽窄和降水有关，而温度变化要靠密度来分析，“如果某一年温度高、光合作用时间长，积累的营养物质多，密度就大。”喻树龙说，通过密度变化可以分析出较大范围内的温度变化。

实验室里，摆满了处理好的样芯。张合理拿出一根来自巴基斯坦的样芯，上面的标注显示这是一棵柏树，取样时树龄已有1347年，是研究团队迄今为止采集到的树龄最长的样芯，要经过风干、打磨、固定等多个步骤后，再放到显微镜下初步定年。

张合理指着样芯上的小孔介绍：“这是研究人员初步定年时留下的记号，每10年扎1个孔，每50年扎2个孔，每100年扎3个孔。”这个过程要在显微镜下仔细观察，年轮稀疏的好数，遇上年轮密集、树龄高的，需要耗费大量时间。

通常一个采样点采回来的样芯多达40个，要一一对比，完成交叉定年，研制树轮年表，再进行气候分析……一系列工作容不得一点差错，“常常在显微镜和电脑前一坐就是10多个小时，既费眼又费神。让年轮‘说话’，得静下心、坐得住。”张合理说。

与树木年轮深入“对话”，读懂千百年来的气候变化

研究树木年轮，到底是为了什么？

“最简单的就是为了测定树龄，鉴定古树名木，可以加强保护。”张合理说。一次，某单位办公院落需要翻修，院内有一棵树龄较大的树，不确定能否按照规定向林业部门申请砍伐，便委托团队鉴定树龄。张合理用生长锥取了样芯，回到实验室在显微镜下完成了定年，为树木的合理处置提供了科学依据。

“盖楼、建发电站等都会遇到树龄鉴定的问题，经过鉴定，如果达到古树名木的年龄标准，委托单位就得根据相关规定重新选址或者迁移古树，以达到保护的目的。”张合理说。比如建设水电站，需要团队根据流域树木年轮来判断历史上该流域的水量大小及变化，为水电站建设的合理性提供依据。

此外，通过对年轮中化学元素的分析，能够判断空气质量的好坏。例如乌鲁木齐后峡的化工厂搬迁后，团队对当地的树木进行采样分析，发现搬迁之后的重金属污染明显减少了许多。这样的环境分析也可以在城市建设中应用。

更多的作用是揭示历史上的气候变化。从采集样芯到分析研究，在云杉、柏树、落叶松的一圈圈年轮里，研究人员与树木年轮一次次深入“对话”，了解水文、植被等环境要素的岁月变迁。“为了读懂千百年来的气候变化，再辛苦也值得。”秦莉说。

无数次艰辛的路程、无数个不眠夜的坚守，见证了从耕耘到收获的每一步，团队的研究成果也得到了同行的关注和认可。团队已经与吉尔吉斯斯坦、塔吉克斯坦和哈萨克斯坦等国的科研单位围绕气候变化研究、综合观测、学术交流等方面签订了多份项目合作意向书，建立了稳定的合作交流机制。

目前，研究团队在中亚100余个样点采集了树轮样本，利用树轮资料重建了14条过去的气候水文序列，揭示了中亚地区过去200—500年的气温、降水和冰川物质平衡等变化。

树木年轮能告诉我们什么

我们都知道，树木横截面上有几圈年轮，这棵树就有几岁，这是树木年轮告诉我们的最简单的信息。这个结论可以帮助我们判定古树名木的树龄，为古树名木的保护提供科学依据。

除此之外，树木还是一个微型气象站，根据年轮的宽窄、密度可以分析出当年的气温、降水等。降水多的年份，树木长得快，年轮就宽，反之则窄；气温高的年份，积累的营养物质多，密度就大，反之则小。

这对我们的生产生活很有意义。比如要建水电站，树木年轮就可以告诉我们历史上该流域的水量大小及变化，为我们提供决策依据。另外，通过对年轮中化学元素的分析，也能帮助判断空气质量的好坏。

（本报记者李亚楠整理）

《 人民日报 》（ 2026年06月22日 06 版）