Ik wil alles weten

Dendroclimatology

Pin
Send
Share
Send


Dendroclimatology is de wetenschap van het bepalen van klimaatomstandigheden in het verleden uit bomen, voornamelijk boomringen. Over het algemeen zijn boomringen breder wanneer de omstandigheden de groei bevorderen en smaller als de tijden moeilijk zijn.1 Met behulp van boomringen hebben wetenschappers voor de moderne tijd honderden lokale klimaatomstandigheden geschat voor honderden tot duizenden jaren.2 Door het combineren van meerdere boomringonderzoeken (soms met andere klimaatproxyrecords), hebben wetenschappers geschatte regionale en wereldwijde klimaten geschat.

Dendroclimatology is een jonge wetenschap, en omdat een groot aantal factoren de groei van boomringen beïnvloeden, zijn er veel beperkingen wat betreft het nauwkeurig interpreteren van de gegevens. Desalniettemin worden methoden verbeterd om meer inzichten uit boomringmateriaal te persen. Er is betoogd dat de huidige gevolgtrekkingen uit boomringpatronen, hoewel onvolmaakt, beter zijn dan niets te weten over eerdere klimaatomstandigheden.

Voordelen

Boomringen zijn vooral nuttig als klimaatproxy's, omdat ze goed kunnen worden gedateerd via "wiggle-matching" van de ringen van monster tot monster (een aanpak die bekend staat als dendrochronologie). Dit laat uitbreiding in de tijd toe met behulp van overleden boommonsters, zelfs met monsters van gebouwen of van archeologische opgravingen. Een ander voordeel van boomringen is dat ze overvloedige gegevens opleveren, duidelijk afgebakend in stappen van een jaar, in tegenstelling tot andere proxy-methoden zoals boorgaten. Bovendien reageren boomringen op meerdere klimatologische effecten (temperatuur, vocht, bewolking), zodat verschillende aspecten van het klimaat (niet alleen de temperatuur) kunnen worden bestudeerd. Dit kan echter een tweesnijdend zwaard zijn, zoals hieronder wordt besproken (zie "Klimaatfactoren").

Beperkingen

Sommige beperkingen van dendroclimatology zijn: Confounding factoren, geografische dekking, ringvormige resolutie en verzamelmoeilijkheden. Het veld heeft verschillende methoden ontwikkeld om deze uitdagingen gedeeltelijk te corrigeren.

Verstorende factoren

Er zijn meerdere klimaat- en niet-klimaatfactoren, evenals niet-lineaire effecten die de breedte van de boomring beïnvloeden. Methoden om afzonderlijke factoren (van belang) te isoleren, omvatten botanische studies om groei-invloeden te kalibreren en bemonstering van "beperkende standaarden" (die naar verwachting voornamelijk op de variabele van interesse reageren).

Klimaat factoren

Klimaatfactoren die van invloed zijn op bomen zijn temperatuur, neerslag, zonlicht en wind. Om een ​​onderscheid te maken tussen deze factoren, verzamelen wetenschappers informatie uit 'beperkende stands'. Een voorbeeld van een beperkende stand is de treeline van de bovenste hoogte: hier wordt verwacht dat bomen meer worden beïnvloed door temperatuurvariatie (die "beperkt" is) dan neerslagvariatie (die te groot is). Omgekeerd wordt verwacht dat lagere hoogtelijnen meer beïnvloed worden door neerslagveranderingen dan temperatuurvariaties. Dit is geen perfecte oplossing, omdat meerdere factoren nog steeds invloed hebben op bomen, zelfs bij de "beperkende stand", maar het helpt. In theorie zou het verzamelen van monsters van nabijgelegen soorten stands van verschillende typen (bijvoorbeeld bovenste en onderste boomgrenzen op dezelfde berg) een wiskundige oplossing voor meerdere klimaatfactoren mogelijk moeten maken. Deze methode wordt echter zelden gebruikt.

Niet-klimaatfactoren

Niet-klimaatfactoren zijn bodem, boomleeftijd, brand, boom-tot-boom competitie, genetische verschillen, houtkap of andere menselijke verstoring, impact op herbivoren (met name schapenweiden), uitbraken van plagen, ziekte en CO2 concentratie. Voor factoren die willekeurig variëren in de ruimte (boom tot boom of staan ​​tot staan), is de beste oplossing om voldoende gegevens (meer monsters) te verzamelen om confounding noise te compenseren. De leeftijd van de boom wordt gecorrigeerd met verschillende statistische methoden: ofwel spline-curven aanpassen aan het algemene boomrecord of vergelijkbare oude bomen gebruiken voor vergelijking over verschillende periodes. Zorgvuldig onderzoek en siteselectie helpen een aantal verstorende effecten te beperken, bijvoorbeeld sites kiezen die niet door de moderne mens worden gestoord.

Niet-lineaire effecten

Over het algemeen gaan klimatologen uit van een lineaire afhankelijkheid van de ringbreedte van de variabele van belang (bijvoorbeeld vocht). Als de variabele echter voldoende verandert, kan de respons afvlakken of zelfs omgekeerd worden. De huistuinier weet dat men een kamerplant onder water of over water kan zetten. Bovendien is het mogelijk dat interactie-effecten kunnen optreden (bijvoorbeeld "temperatuur maal neerslag" kan zowel de groei als de temperatuur en neerslag op zichzelf beïnvloeden). Ook hier helpt de "beperkende stand" enigszins om de variabele van belang te isoleren. Op de bovenste boomgrens, waar de boom 'koud beperkt' is, is het onwaarschijnlijk dat niet-lineaire effecten van hoge temperatuur ('omgekeerd kwadratisch') een numeriek significante invloed hebben op de ringbreedte in de loop van een groeiseizoen.

Botanische gevolgtrekkingen om te corrigeren voor verstorende factoren

Botanische studies kunnen helpen om de impact van verwarrende variabelen te schatten en in sommige gevallen een correctie voor hen te zijn. Deze experimenten kunnen beide zijn waar groeivariabelen allemaal worden geregeld (bijvoorbeeld in een kas), gedeeltelijk worden gecontroleerd (zoals in FACE Free Airborne Concentration Enhancement-experimenten), of waar omstandigheden in de natuur worden gevolgd. Het belangrijkste is in elk geval dat meerdere groeifactoren zorgvuldig worden vastgelegd om te bepalen wat de groei beïnvloedt. Met deze informatie kan de respons op de ringbreedte nauwkeuriger worden begrepen en worden conclusies uit historische (niet-bewaakte) boomringen zekerder. In concept is dit hetzelfde als het principe van de beperkende standaard, maar het is meer kwantitatief, zoals een kalibratie.

Geografische dekking

Bomen bedekken de aarde niet. Polaire en oceanische klimaten kunnen niet worden geschat op basis van boomringen. In tropische gebieden groeien de bomen het hele jaar door en vertonen ze geen duidelijke jaarringen. In sommige beboste gebieden wordt de boomgroei sterk beïnvloed door meerdere factoren (geen "beperkende stand") om een ​​duidelijke klimaatreconstructie mogelijk te maken. De dekkingsmoeilijkheid wordt opgelost door het te erkennen en door andere proxy's (bijvoorbeeld ijskernen, koralen) in moeilijke gebieden te gebruiken. In sommige gevallen kan worden aangetoond dat de parameter van belang (temperatuur, neerslag enzovoort) van gebied tot gebied varieert, bijvoorbeeld door naar patronen in het instrumentale record te kijken. Dan kan het gerechtvaardigd zijn om de dendroclimatologie-gevolgtrekkingen uit te breiden tot gebieden waar geen geschikte boomringmonsters verkrijgbaar zijn.

Ringvormige resolutie

Boomringen tonen de impact op de groei gedurende een heel groeiseizoen. Klimaatveranderingen diep in het slapende seizoen (winter) worden niet geregistreerd. Bovendien kunnen verschillende tijden van het groeiseizoen belangrijker zijn dan andere (zoals mei versus september) voor de ringbreedte. Over het algemeen wordt de ringbreedte echter gebruikt om de algemene klimaatverandering in het overeenkomstige jaar af te leiden (een schatting). Een ander probleem is "geheugen" of autocorrelatie. Een gestresste boom kan een jaar of twee nodig hebben om te herstellen van een moeilijk seizoen. Dit probleem kan worden aangepakt door complexere modellen (een "vertraging" in de regressie) of door het verminderen van de vaardigheidsschattingen van chronologieën.

Problemen bij het verzamelen

Boomringen moeten worden verkregen uit de natuur, vaak uit afgelegen gebieden. Dit betekent dat speciale inspanningen nodig zijn om sites correct in kaart te brengen. Bovendien moeten monsters worden verzameld in moeilijke (vaak hellend terrein) omstandigheden. Over het algemeen worden boomringen verzameld met behulp van een in de hand gehouden boorapparaat, dat vaardigheid vereist om een ​​goed monster te krijgen. De beste voorbeelden komen van het kappen van een boom en het in delen snijden. Dit vereist echter meer gevaar en veroorzaakt schade aan het bos. Het is mogelijk niet toegestaan ​​in bepaalde gebieden, met name met de oudste bomen op ongestoorde sites (die wetenschappelijk gezien het meest interessant zijn). Zoals bij alle experimenteel onderzoekers, moeten dendroclimatologen soms besluiten om het beste van imperfecte gegevens te maken, in plaats van te resamplen. Deze afweging wordt bemoeilijkt, omdat het verzamelen van monsters (in het veld) en analyse (in het laboratorium) aanzienlijk kan worden gescheiden in tijd en ruimte. Deze uitdagingen voor het verzamelen van gegevens betekenen dat het verzamelen van gegevens niet zo eenvoudig of goedkoop is als conventionele laboratoriumwetenschap. Ze geven de beoefenaars van het veld echter ook veel plezier, buitenshuis werken, met handen aan bomen en gereedschap.

Nieuwe metingen

Het eerste werk was gericht op het meten van de breedte van de boomring - dit is eenvoudig te meten en kan worden gerelateerd aan klimaatparameters. Maar de jaarlijkse groei van de boom laat andere sporen na. Vooral maximale latewood dichtheid is een andere metriek die wordt gebruikt voor het schatten van de temperatuur. Het is echter moeilijker te meten. Andere eigenschappen (bijvoorbeeld isotoop of chemische sporenanalyse) zijn ook geprobeerd. In theorie zullen meerdere metingen op dezelfde ring differentiatie van verstorende factoren (bijvoorbeeld neerslag en temperatuur) mogelijk maken. De meeste onderzoeken zijn echter nog steeds gebaseerd op ringbreedte bij beperkende stands.

Verband met studies naar de opwarming van de aarde

Boomringen beloven ons te vertellen of de twintigste-eeuwse opwarming al dan niet de afgelopen 1000 jaar is voorgegaan. Het belang van begrip was het broeikaseffect van door de mens veroorzaakte CO2 heeft de dendroclimatologie verplaatst van een slaperige wetenschap naar een opvallend veld. Het veld is echter ook beïnvloed door de bitterheid van populaire debatten over het broeikaseffect.

Zie ook

  • Klimaat
  • dendrochronologie
  • paleoklimatologie
  • Boom

Notes

  1. ↑ www.k12.wa.us, Tree Rings: A Study of Climate Change. Ontvangen op 25 september 2008.
  2. ↑ NOAA, WDC voor paleoklimatologie: boomring. Ontvangen op 25 september 2008.

Referenties

  • Briffa, K. en E. Cook. 1990. Methoden voor responsfunctieanalyse. In Methoden van dendrochronologie. Uitgegeven door E.R. Cook en L.A. Kairiukstis. Dordrecht, Nederland: Kluwer. ISBN 0792305868.
  • Fritts, Harold C. 1976. Boomringen en klimaat. Londen: Academic Press. ISBN 0122684508.
  • Luckman, B.H. 2007. Dendroclimatology. In Encyclopedia of Quaternary Science. Uitgegeven door Scott A. Elias. Amsterdam, Nederland: Elsevier. 1: 465-475. ISBN 9780444519191.
  • Schweingruber, Fritz Hans. 1996. Boomringen en omgevingsdendroecologie. Bern: Paul Haupt. ISBN 3258054584.

Externe links

Alle links zijn op 26 oktober 2017 opgehaald.

  • Internationale boomringgegevensbank. NOAA. (Paleoclimatology Program en World Data Center for Paleoclimatology.)
  • Ultieme Tree-Ring-webpagina's. Henri D. Grissino-Mayer, Universiteit van Tennessee in Knoxville.

Bekijk de video: Dendroclimatology: Using Tree Rings to Reconstruct Past Climates (Augustus 2021).

Pin
Send
Share
Send