首次对天山中部北坡头屯河及三屯河流域树木年轮气候进行了研究,首先利用其树轮宽度资料,选用样条函数去趋势法,研制树轮宽度标准化年表。通过相关普查分析发现:区域森林中下部林缘最佳年表与上年7月至当年6月的降水呈显著正相关,其当年相关系数为0.694;区域森林上限最好年表与大西沟气象站当年2-3月的月平均气温呈正相关,其当年的相关系数为0.537。使用逐步回归分析方法分别重建出上年7月至当年6月的降水和当年2-3月的月平均气温的变化序列。交叉检验结果显示方程具有较好的稳定性。利用重建方程重建了天山中部北坡头屯河及三屯河流域146a(上年7月至当年6月)降水和376a冬末春初(2-3月)温度变化序列。通过相关函数和气候重建分析,得到以下几点结论:(1)相关函数分析表明,温度是影响森林上限树轮宽度年表树轮生长的的主要气候限制因子,而降水则是影响森林中下部林缘树轮宽度年表树轮生长的主要气候限制因子。重建出的天山中部北坡头屯河及三屯河流域近146a来上年7月至当年6月的降水序列和376a来2-3月的月平均气温序列,两者均具有明确的树木生理学意义;且经过多方面验证,降水和温度的重建结果都是可信的。(2)选用样条函数去趋势法,研制样条函数不同步长的树轮宽度标准化年表,分析样条函数不同步长对树轮宽度标准化年表与气候的相关性的影响发现:随着样条函数步长的增加,位于森林中下部林缘的庙尔沟煤矿和三屯河的树轮宽度标准化年表与小渠子气象站上年7月至当年6月的降水量的相关系数曲线均呈现出先增后减小的变化形式,但在局部有差异,最佳步长分别为40a和30a;而处于森林上限的东南沟和小渠子的树轮宽度标准化年表与大西沟气象站当年2-3月的月平均气温的相关系数的曲线都呈现光滑的先升后平的对数曲线型,最终确定220a、185a分别作为东南沟和小渠子树轮宽度标准化年表的样条函数步长。同时,还发现最佳的样条函数步长比传统方法给定的样条函数步长和按树轮宽度序列长度的1/2的样条函数步长所含的气候信息多。(3)天山中部北坡小渠子气象站近146a的上年7月至当年6月的降水经历了6个偏湿阶段和6个偏干阶段,其中出现102个正常年、20个偏干年、24个偏湿年,最湿润年为1942年(711.0mm,28.2%),最干旱年为1945年(339.1mm,-28.0%)。近376a的2-3月的月平均气温经历了9个偏暖阶段和9个偏冷阶段。其中出现208个正常年、56个偏暖年、59个偏冷年、24个暖年、寒冷年29个。天山中部北坡大西沟气象站2-3月的月平均气温最高值出现在1689年(-10.5℃,16.1%),最低值是1643年(-14.4℃,-14.8%)。降水和温度的长期变化与新疆、中国西北干旱区半干旱区的变化趋势有很大的相似性,它们之间具有一定的内在联系和复杂的响应关系。(4)天山中部北坡小渠子气象站近146a的上年7月至当年6月的降水具有2.09a和4.36a的变化准周期,没有发生明显的突变。大西沟气象站376a来2-3月的月平均气温具有2.03a、2.05a、2.8a、3a和4a的变化准周期,并且在1681年、1702年、1726年、1795年、1825年、1850年、1873年和1971年发生突变。