树木的年轮中记载着过去的气候变化，那么，我们是否可以从中寻找规律、进行外推，预测未来几十年的气候变化？
树木的年轮（宋慧明 摄）
在2004年，中科院地球环境研究所的刘禹研究员基于1726~1997年间（共272年）的贺兰山树轮重建出降水序列，采用毛毛虫-奇异谱分析方法，经过嵌套、奇异值分解、聚合、对角线平均、序列重构和趋势外推等步骤，预测了1998~2022年降水趋势。
按照当时的预测，贺兰山地区的降水量峰值将出现在2002年前后，之后10年降水将持续减少，到2013~2014年到达谷底，出现较为严重的干旱事件，随后几年降水又将有所增加。
后来，这一预测结果得到了贺兰山周边数个气象站观测数据的支持和验证。预测结果与20多年来的气象观测记录相当吻合（见下图）。刘禹研究员在《科学通报》2021年第26期上以“以树轮资料进行年代际气候预测实例评估”为题，展示了这一分析结果。
贺兰山预测降水序列（蓝色）与各个气象站观测（红色）降水序列的对比。序列均为标准化和10年滑动平均，r为预测序列与每个气象站观测序列两者之间相关系数。
2014年我国北方发生严重干旱。据统计，2014年全国作物受旱面积3.43亿亩，因旱造成粮食损失2006万吨、经济作物损失276亿元、直接经济总损失910亿元，共有1783万人、883万头大牲畜因干旱发生饮水困难。而这一极端气候发生的时间节点，与2004年的预测相符。
对未来气候进行年代际的准确预测是气候变化研究的终极目标，而目前仍困难重重。依靠气候模式的预测有很大的不确定性，最长预测期限不超过十年。另一种方案是依靠足够优质的高分辨率长时间数据集，做出符合气候变化内在规律的统计和预测。这项依靠树轮进行的预测工作，是迄今为止少见的较为成功的此类预测案例。
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原文信息
刘禹. 以树轮资料进行年代际气候预测实例评估. 科学通报, 2021, 66(26): 3474-3479 （“阅读原文”直达）
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