Cercetari Dendrocronologice
Cuprins
1. Considerații generale
Schimbările climatice se află în prezent atât în dezbatere științifică cât și una politică (IPCC, 2007). Controversele existente în jurul primelor reconstituiri ale temperaturii din emisfera nordică (Mann et al., 1999), constituie evidențe ale importanței înțelegerii dinamicii naturale a sistemului climatic actual. Impactul acestor modificări de mediu asupra vegetației forestiere constituie o problematică de actualitate care suscită interes deosebit din partea comunității științifice. Cunoașterea modului de reacție al arborilor la variația factorilor climatici reprezintă o condiție absolut necesară fundamentării scenariilor de evoluție viitoare cât și a strategiilor de gestionare și dezvoltare durabilă a sectorului forestier.
Inelele anuale ale arborilor, drept arhive naturale, oferă informații importante pentru studiile de paleomediu. Variabilitatea factorilor de mediu este înregistrată de arbori de-a lungul întregii vieți prin intermediul proceselor metabolice. Această dinamică temporală este înregistrată codificat sub forma lățimii (Fritts, 1976; Schweingruber, 1996), densității (Polge, 1963), structurii (Sass și Eckstein, 1995) sau concentrației de izotopi stabili de carbon și oxigen (Schleser et al., 1999) a lemnului format în fiecare an. Semnalul de mediu stocat în cronologiile de indici de creștere (ex. lățime inele, densitate maximă sau concentrație izotopi) este rezultatul interacțiunii complexe dintre intrările de mediu și ieșirile fiziologice ale arborilor. Creșterea radială și parametrii corespunzători pentru un an dat integrează efectul condițiilor de mediu curente cât și anteriore, fiind modificată de factorii staționali specifici (Fritts, 1976).
Ecosistemele forestiere localizate la limita altitudinală sau latidudinală superioară a vegetației sunt deosebit de senzitive la variațiile climatului ca urmare a localizării acestora la limita distribuției acestor specii. Principalul avantaj al utilizării informațiilor derivate din caracteristicile inelelor anuale drept sursă de date paleoclimatice indirecte este dat de rezoluția anuală a acestora, disponibilitatea de rețele de serii dendrocronologice pentru majoritatea regiunilor globului, precum și posibilitatea utilizării unor modele statistice liniare pentru cuantificarea relației dintre creștere radială și climat, care pot fi ușor calibrate și verificate (Cook și Kairiukstis, 1990). Pornind de la axioma potrivit căreia climatul influențează creșterea arborilor, variația creșterilor radiale poate fi corelată cu variația unuia sau a mai multor parametrii meteorologici, cunoscuți ca fiind determinați pentru procesele de creștere. Lățimea inelului anual variază de la an la an într-o manieră mai mult sau mai puțin regulată, o mare parte din această variabilitate fiind pusă pe seama condițiilor climatice (Fritts, 1976; Carrer și Urbinati, 2006). Gradul de corelație dintre lățimea inelului anual și parametrii climatici depinde de amplitudinea ecologică a speciei, de existența unor evenimente climatice extreme, de variabilitatea factorilor care influențează creșterea (Bouriaud et al., 2005). Variația caracteristicilor inelului anual poate fi corelată cu variația unuia sau mai multor factori de mediu care influențează procesele biologice, care conduc la formarea inelului anual. Prin inversiune, aceste informații pot fi extrase din inelele anuale și utilizate pentru reconstituirea variației istorice a factorilor de mediu pentru perioade de ordinul sutelor de ani sau chiar la nivel milenar.
Seriile de creștere radială ale arborilor din regiunea temperată oferă informații detaliate privind variația factorilor interni și externi, care guvernează procesele de creștere în diametru a arborilor. Analiza post factum a relației dintre caracteristicile inelelor anuale și parametrii climatici lunari sincronici temporali permite caracterizarea populației respective în contextul propriului habitat (Fritts, 1976).
Cercetările dendrocronologice au avut în ultimele decenii o dezvoltare extrem de rapidă, atât la nivel mondial cât și în România, aceasta având loc atât sub raportul tehnicilor de lucru, cât mai ales a domeniilor de utilizare a informațiilor sintetizate în inelele anuale. Cu toate acestea, necesitatea extinderii cercetărilor în zone mai puțin studiate, a realizării de noi rețele de serii dendrocronologice, cu precădere pentru zona carpatică, reprezintă un imperativ al cercetării românești din domeniul științelor mediului.
Subiectul abordat în prezenta carte se înscrie în aceste eforturi și tendințe de obținere de noi cunoștințe privind relația dintre procesele de creștere radială și factorii climatici, a variabilității răspunsului dendroclimatic al arborilor, atât temporal cât și spațial, toate acestea într-o rețea dendrocronologică pentru Munții Rodnei.
2. Scopul și obiectivele cercetării
Implementarea de rețele de dendrocronologie la nivel regional și diversificarea studiilor dendroclimatologice reprezintă o necesitate pentru o cunoaștere detaliată atât a variabilității naturale a sistemului climatic, cât și a impactului schimbărilor climatice asupra ecosistemelor forestiere (Jones et al., 2009). Pornind de la discordanța existentă între potențialul și importanța pădurilor montane carpatine și stadiul actual al cercetărilor de dendrocronologie, scopul principal al acestei cărți este reprezentat de dezvoltarea și analiza dendroclimatică a unei rețele de serii dendrocronologice pentru zona montană superioară din Munții Rodnei.
În raport cu scopul cercetărilor s-a urmărit realizarea următoarelor obiective și activități de cercetare specifice:
Obiectivul 1: Dezvoltarea unei rețele de serii dendrocronologice pentru zona montană superioară de pe clina nordică a Munților Rodnei.
Activități de cercetare:
prelevarea, prelucrarea și măsurarea probelor de creștere pentru molid, zâmbru și jneapăn;
elaborarea și analiza statistică a seriilor dendrocronologice;
stabilirea anilor caracteristici specifici fiecărei serii dendrocronologice;
analiza comparativă a seriilor dendrocronologice elaborate.
Obiectivul 2: Analiza statistică a legăturii corelative dintre seriile de indici de creștere și principalii factori meteorologici.
Activități de cercetare:
cuantificarea relației dintre procesele de creștere radială și factorii climatici prin intermediul coeficienților de corelație;
elaborarea de modele statistice cu suport climatic explicative ale dinamicii lățimii inelului anual exprimat prin indici de creștere;
evaluarea relației statistice dintre indicii de creștere și factorii meteorologici prin intermediul funcțiilor de răspuns;
analiza condițiilor climatice specifice principalilor ani caracteristici la nivel regional;
stabilirea de tipuri de răspuns dendroclimatic la nivelul zonei de studiu.
Obiectivul 3: Reconstituirea variației istorice a regimului termic din sezonul de vegetație în ultimele două secole din Munții Rodnei.
Activități de cercetare:
cuantificarea și verificarea statistică a funcțiilor de transfer având drept sursă proxy seriile dendrocronologice de referință pentru Munții Rodnei;
analiza comparativă a reconstituirii propuse în raport cu cronologii climatice propuse în literatura de specialitate.
Prin obiectivele propuse această carte va permite acumularea de noi cunoștințe și o înțelegere mai corectă a raporturilor dintre factorii meteorologici și procesele de creștere radială. Acestea constituie elemente definitorii privind baza teoretică și practică pentru fundamentarea strategiilor de management durabil al ecosistemelor forestiere din Munții Rodnei, mai ales în condiții specifice impuse de statutul de arie protejată.
3. Stadiul actual al cercetărilor în domeniul dendrocronologiei și dendroclimatologiei
3.1. Stadiul cunoștințelor în străinătate
Începuturile dendrocronologiei drept știință, cu metode și tehnici de lucru specifice, se consideră odată cu introducerea și fundamentarea principiului interdatării de către Douglass (1941). Aplicând această metodă de lucru, Douglass a reușit datarea unor vestigii arheologice din sate indiene (Fritts, 1976). Totuși, cercetări privind dinamica lățimii inelelor anuale, precum și relația acestora cu factorii de mediu se regăsesc în literatura de specialitate încă din evul mediu (Corona, 1986; Schweingruber, 1996). Istoria dezvoltării conceptelor și metodelor dendrocronologice este detaliat prezentată în tratatele de dendrocronologie (Fritts, 1976; Cook și Kairiukstis, 1990; Schweingruber, 1996; Popa, 2004). Interesul susținut pentru cercetările dendrocronologice este demonstrat de creșterea exponențială din ultimele două decenii a publicațiilor științifice, proiectelor de cercetare și a programelor de doctorat din acest domeniu științific (Dobbertin și Grissino-Mayer, 2004).
Dezvoltarea studiilor dendrocronologice în laboratoarele din Europa este analizată detaliat atât la nivel continental (Eckstein și Wrobel, 1983), cât și la nivelul anumitor țări: Olanda (Eckstein et al., 1975), Italia (Corona, 1983), țările nordice (Graslund, 1984), Rusia (Kairiukstis și Shiyatov, 1990) sau Ungaria (Grynaeus, 1995).
Perfecționarea continuă a tehnicilor de lucru, a metodologilor de prelucrare și analiză a datelor dendrocronologice este reflectată în lucrări de referință în domeniu (Fritts, 1976; Hughes et al., 1982; Cook și Kairiukstis, 1990; Schweingruber, 1996). Dezvoltarea studiilor de dendrocronologie precum și necesitatea integrării datelor în rețele de serii dendrocronologice au apărut diverse baze de date cu acces public sau restricționat: ITRDB cu peste 2800 de serii dendrocronologice (NOAA/NCDC, 2010), bază de date europeană cu serii dendrocronologice Euro-Catalogue (Levanic, 2010), baza de date WSL (Schmatz et al., 2001).
Ecosistemele forestiere situate la limita superioară a vegetației au fost frecvent investigate în studii paleoecologice și dendrocronologice în vederea determinării influenței variabilității climatului prezent asupra creșterii arborilor și productivității pădurii (Körner și Paulsen, 2004). De asemenea, aceste ecosisteme constituie o sursă valoroasă de informații indirect privind schimbările climatice la diferite scări temporale (de la ani la secole) și spațiale (de la local la regional sau chiar hemisferic) (Briffa et al., 1995; Gedalof și Smith, 2001; Hofgaard și Wilmann, 2002; Briffa et al. 2004; Guiot et al., 2005).
Ținând cont de complexitatea și gradul de interdisciplinaritate al dendrocronologiei, analiza stadiului actual al cercetărilor se va realiza în raport cu obiectivele prezentei lucrări. Astfel, studiul bibliografic a cuprins lucrări având drept zona de studiu spațiul montan european cu referire specială la molid, zâmbru și jneapăn.
Studii dendroclimatologice la zâmbru. Cea mai lungă serie dendrocronologică pentru zâmbru este realizată în Alpii Austrieci cu o lungime de 9111 de ani (7109 BC – 2002 AD) (Nicolussi et al., 2009). Această serie dendrocronologică reprezintă suportul necesar datării diferitelor modificări de mediu, climatice sau arheologice în zona Alpilor (Pichler et al., 2009). Nicolussi et al. (2005) în baza probelor de creștere prelevate de la arborii vii și trunchiuri subfosile de zâmbru, interdatate și standardizate, a refăcut dinamica limitei superioare a pădurii în zona centrală a Alpilor Orientali în ultimele nouă milenii.
Nicolussi et al. (1995) investigând dinamica creșterii radiale la zâmbru din Alpii austrieci constată o creștere semnificativă a lățimii inelului anual pentru clasa de vârstă cuprinsă între 80 și 90 de ani, de la 1 mm·an-1 la mijlocul secolului XIX la 1,4 mm·an-1 în prezent, propunând drept cauză plauzibilă creșterea concentrației de CO2. Rezultate similare sunt observate și în Alpii Italieni (Motta și Nola, 2001) sau în Alpii Francezi (Rolland et al., 1998), fiind evidențiată și posibilele influențe ale modificărilor structurale și competiționale apărute în arboret, respectiv cele induse de managementul forestier.
Utilizând seriile de crele de creștere din șase suprafețe experimentale din Alpii Centrali Austrieci Pfeifer et al. (2005), constată faptul potrivit căruia creșterea radială la zâmbru este limitată de valorile reduse ale temperaturii din timpul verii (iunie – august) și a toamnei precedente formării inelului anual (septembrie – octombrie), precum și de cantitatea redusă de precipitații din luna martie. Perioadele cu reducere semnificativă a creșterii radiale din ultimele două secole (1815-1823, 1851-1858 și 1913-1920) sunt explicate în principal de ocurența unui sezon de vegetație cu temperaturi reduse. Rezultate similare sunt observate în partea centrală a Alpilor Elvețieni, regimul termic din sezonul de vegetație și cel din toamna precedentă fiind corelate pozitiv cu creșterea radială la zâmbru la altitudini ridicate. În arboretele de la altitudini mai joase, stresul indus de secetă este mult mai vizibil, seriile de indici de creștere corelându-se pozitiv cu precipitațiile din toamna și decembrie anul precedent, respectiv august anul curent formării inelului anual (Vittoz et al., 2008).
Stabilitatea corelației dintre lățimea inelul anual la zâmbru și temperatura lunii iulie, factor limitativ al creșterii, este analizată pentru regiunea Tirol (Austria), observându-se o divergență semnificativă după 1980. Această fluctuație abruptă a influenței climatului asupra proceselor auxologice poate fi o consecință a încălzirii climei asupra fiziologiei arborilor de la limita altitudinală superioară a pădurii (Oberhuber et al., 2008). Rezultate similare privind divergența dintre seriile dendrocronologice pentru zâmbru și regimul termic din timpul verii sunt observate și în Alpii Italieni. Această divergență între creștere și factorul climatic limitativ este mult mai pronunțată în stațiunile de pe versanții sud-vestici, comparativ cu cei nordici unde relația corelativă este relativ stabilă temporal (Leonelli et al., 2009). Analiza corelațiilor lunare relevă o scădere a corelației cu temperatura din luna iunie (stațiuni sud-vestice) și o creștere a sensibilității la regimul termic din iulie (versanți nordici).
Răspunsul dendroclimatic la zâmbru este variabil atât temporal cât și în raport cu vârsta (Carrer și Urbinati, 2006). Atât la larice cât și la zâmbru intensitatea relației dintre creșterea radială și factorii climatici creștere în raport cu vârsta, fiind mai evidentă în cazul laricelui (Carrer și Urbinati, 2004). Rezultate contrare obține Esper et al. (2008) în cazul zâmbrului din zona Engadin (Elveția).
Carrer et al. (2007) analizând o rețea dendrocronologică pentru zâmbru (30 de serii dendrocronologice) din zona Alpilor constată o grupare la nivel regional, atât a seriilor de indici cât și a răspunsului dendroclimatic. Însă, analiza parametrilor statistici ai cronologiilor nu relevă un anumit patern spațial. Posibile explicații sugerate de autori sunt variabilitatea regională a condițiilor climatice, istoria arboretului, structura pe vârste a acestuia, precum și influența pe termen lung a utilizării terenurilor și perturbărilor.
Investigațiile dendroclimatologice în zona alpină a Alpilor Centrali din Austria a relevat o diferență în reacția zâmbrului la factorii climatici în pădurea de limită (timberline) comparativ cu arborii izolați aflați în zona de limită a arborilor (treeline). În primul caz lățimea inelului anual este semnificativ și pozitiv corelată cu temperatura din iulie, toamna precedentă și precipitațiile din timpul iernii. În schimb, în cazul arborilor izolați situați deasupra pădurii de limită, temperatura din toamna precedentă și precipitațiile din martie controlează procesul de creștere radială. În schimb corelația cu temperatura din luna iulie este nesemnificativă statistic (Oberhuber, 2004). Diferențele observate în sensibilitatea arborilor de zâmbru la variația climatului în raport cu expoziția pot fi explicate de diferențele de microclimat existente.
Teleconexiunile dintre seriile dendrocronologice sunt analizate într-o rețea dendrocronologică din Alpii Francezi (70 serii dendrocronologice). Astfel, legături corelative semnificative statistic sunt observate la jneapăn (forma arborescentă) la distanțe de până la 500 km, molid – 477 km, zâmbru – 254 km, larice – 189 km. Aceste teleconexiuni sunt mai puternice pentru specii dependente termic (jneapăn, molid) și mai reduse la speciile pentru care precipitațiile reprezintă un factor limitativ, pentru zona Alpilor francezi (larice și zâmbru) (Rolland, 2002).
Studii dendroclimatice la molid. O imagine complexă a răspunsului dendroclimatic al molidului este oferită de studiul variabilității creșterii și a corelației cu climatul într-o rețea dendrocronologică variind de la limita latitudinală artică a molidului (Fenoscandia) până în Europa centrală, combinată cu variația altitudinală (200 serii de creștere radială). Factorii limitativi ai creșterii la molid variază de la o regiune la alta, drept regulă generală fiind creșterea influenței regimul termic și scăderea efectului negativ indus de deficitul de precipitații odată cu creșterea latitudinii și altitudinii (Makinen et al., 2002).
Modificări ale semnalului climatic la molid se înregistrează atât în raport cu variația condițiilor geografice, cât și cu sistemul de lucrări silvotehnice aplicate (Laurent et al., 2003) sau starea de sănătate a arborilor (Makinen et al., 2001). Astfel, la arborii sănătoși se observă o corelație pozitivă cu temperatura din luna mai și negativă cu regimul termic din sezonul de vegetație precedent. Creșterea radială la arborii vătămați este influențată de regimul precipitațiilor din luna iunie, vătămarea fiind corelată în general cu seceta. Miina (2000) observă o corelație pozitivă cu temperatura din sezonul de vegetație curent și negativă cu regimul termic din perioada iulie-august anul precedent, atât pentru lățimea inelului anual cât și diferențiat în raport cu lemnul târziu sau timpuriu (Finlanda).
Creșterea radială la molidul din nordul Poloniei este corelată pozitiv cu precipitațiile din mai-iulie, iar în sudul Poloniei factorul limitativ este reprezentat de regimul pluviometric din luna martie (Koprowski și Zielski, 2006). Wimmer și Grabner (2000) analizând diferite caracteristici anatomice ale inelului anual la molid din optimul de vegetație constată o corelație semnificativă cu factorii climatici în cazul densității maxime, proporției peretelui celular și densității medie din cadrul lemnului târziu. Semnalul climatic conținut în cronologia densității canalelor rezinifere, înălțimea razelor, lungimea traheidelor și unghiul microfibrilelor este în general redus. Studii recente derulate în regiunea subalpină din Alpi și emisfera nordică documentează de asemenea un răspuns nestaționar al creșterii radiale la molid și larice în raport cu temperatura din timpul verii (Briffa et al., 1998; Büntgen et al., 2006).
Analiza reacției dendroclimatice a molidului în raport cu gradientul altitudinal și expozițional în valea Lotschental (Elveția) având drept indicator anii caracteristici s-au separat șase tipuri de relație creștere – climat (Neuwirth et al., 2004):
sezon de vegetație moderat rece și umed induce inele anuale largi la altitudini joase și înalte;
luna mai rece urmată de o vară moderat rece determină inele largi la altitudini joase;
veri calde și umede cauzează inele largi la altitudini înalte;
veri calde și uscate determină inele înguste la altitudini joase;
veri reci și umede induc inele reduse la altitudini mari;
septembrie rece determină apariția inelelor cu o proporție foarte redusă a lemnului târziu.
La altitudini de peste 800 m în sudul Germaniei, creșterea radială la molid este mai puternic influențată de regimul termic comparativ cu precipitațiile (Dittmar și Elling, 1999). Similar în zona Munților Orlicke (Cehia) creșterea radială la molid (altitudine > 800 m) este corelată pozitiv cu temperatura din iulie, dar și cu precipitațiile din iulie anul precedent, respectiv februarie și martie anul curent (Rybnicek et al., 2009). Corelații pozitive ale creșterii la molid cu precipitațiile din sezonul de vegetație au fost observate și în cazul arboretelor localizate la altitudini reduse în Alpii Francezi (Desplanque et al., 1999) sau munții Krusne (Cehia) (Kroupova, 2002).
În zona munților Sumana (Cehia) se observă o variație altitudinală a reacției molidului la variația factorilor climatici. Analiza efectuată pe o transectă altitudinală (376-1221 m) în baza anilor caracteristici pe o rețea de 17 serii dendrocronologice (1922-2000) corelează apariția anilor caracteristici negativi cu veri secetoase la altitudini joase și veri reci și umede la altitudini peste 950 m (Cejokova și Kolar, 2009).
Lebourgeois (2007) constată o influență puternică a deficitului de precipitații asupra creșterii radiale (lemn târziu și lemn timpuriu) la molid în rețeaua RENECOFOR. De asemenea, se observă o corelație pozitivă și semnificativă a lemnului timpuriu cu temperatura lunii iunie, respectiv a lemnului târziu cu temperatura din timpul verii.
Studii dendroclimatice la jneapăn. Studii dendrocronologice la jneapăn sunt foarte rare, fiind realizate în special în zone în care este prezentă forma arborescentă a speciei Pinus mugo var. uncinata. Zanzi et al. (2007) analizează ciclicitatea creșterii radiale la jneapăn (forma arborescentă) evidențiind existența unui variații cu periodicitate de 20 de ani controlată în special de dinamica regimului termic. În regiunea Carpaților vestici și Tatra se observă un răspuns pozitiv al jneapănului (forma procumbentă) la temperatura din iulie (r=0,54), august și noiembrie anul precedent și negativă cu temperatura din martie anul curent. Sub raportul precipitațiilor influență semnificativă statistic pentru creșterea radială la jneapăn sunt cele din luna iulie sezon precedent și an curent (negativă), respectiv februarie (pozitiv) (Büntgen et al., 2007).
În zona centrală a Alpilor Italieni, Pelfini et al. (2006) cuantifică statistic un răspuns pozitiv al jneapănului (forma arborescentă) la temperatura din mai și iulie, respectiv precipitațiile din iunie. Comparând dinamica creșterii radiale la molid, zâmbru, larice și jneapăn (forma arborescentă) din patru regiuni (Alpii Francezi) se evidențiază diferențe în raport cu condițiile staționale specifice (substrat). Astfel, molidul și zâmbru înregistrează un ritm de creștere maxim pe roci silicate, ordinea speciilor în raport cu creșterea radială și în înălțime, pentru zona de studiu fiind: molid, larice, zâmbru și jneapăn (Petitcolas et al., 1997).
Numeroase studii dendroclimatologice conduc la ipoteza conform căreia procesele de creștere radială în pădurea de ecoton de limită superioară este în mod principal limitată de temperatura din timpul verii (Tranquillini, 1979; Eckstein și Aniol, 1981; Briffa et al., 1990; Carrer și Urbinati, 2004; Oberhuber, 2004; Büntgen et al., 2005; Frank și Esper, 2005; Weiser și Tausz, 2007).
Studii privind reconstituirea climatului. Analiza variabilității naturale a climatului poate fi mai bine reliefată prin coroborarea înregistrărilor instrumentale cu informații indirecte oferite de inelul anual, depozitele de sedimente etc. Aceste date indirecte permit o bună datare și identificare a anomaliilor de înaltă frecvență a climatului, precum și a celor de medie sau chiar joasă frecvență (Grudd et al., 2002). Creșterea numărului de serii dendrocronologice multiseculare a oferit posibilitatea reconstituirii temperaturii la nivel hemisferic din ultimul mileniu (Briffa et al., 2004). La nivel european progrese importante în domeniul paleoclimatologiei au fost realizate utilizând diferite surse de date proxy: înregistrări instrumentale (Jones și Lister, 2004), evidențe documentare (Meier et al., 2007; Pfister et al., 2002), inele anuale (Briffa et al., 2002; Büntgen et al. 2005; Frank și Esper, 2005; Popa și Kern, 2009). Pentru Carpații vestici este recent publicat reconstituirea variației temperaturii din sezonul de vegetație pentru ultimii 400 de ani având drept sursă de date proxy lățimea și densitatea maximă a inelului anual (Büntgen et al., 2007).
Cu toate că numeroase reconstituiri climatice la nivel global (Mann et al., 1998; Mann și Jones, 2003; Jones și Mann, 2004) și hemisferic (Mann et al.,1999; Briffa, 2000; Esper et al., 2002; Rutherford et al., 2005; D’Arrigo et al., 2006) au fost publicate în ultimele decenii, necesitatea îmbunătățirii densității spațiale a seriilor dendrocronologice multiseculare se impune drept un obiectiv importat al cercetărilor paleoclimatice (Jones et al., 2009). Recentele dezbateri contradictorii privind încălzirea globală reconstituită (Mann et al., 1999) și diferențele dintre semnalele de joasă frecvență utilizate drept date indirecte constituie un argument în plus pentru noi studii regionale privind paleoclimatul (McIntyre și McKitrick, 2003; Esper et al., 2005; Frank et al., 2007; Rapp, 2008).
3.2. Stadiul cunoștințelor în România
Urmând tradiția europeană privind dezvoltarea cercetărilor de dendrocronologie și în România inițierea primelor studii dendrocronologice au loc în cadrul școlii de biometrie forestieră. O analiză detaliată privind evoluția cercetărilor de dendrocronologie din România este realizată de Popa (2004) și Dissescu (2006).
După apariția unor lucrări de referință pe plan mondial (Bitvinskas, 1974; Fritts, 1976), în cercetarea silvică românească apar primele lucrări cu specific dendrocronologic (Giurgiu, 1974, 1977, 1979). Studii privind caracteristicile cantitative ale inelului anual și variația acestui atât în timp cât și spațial sunt publicate și anterior acestei perioade, însă fără a aplica metode de calcul dendrocronologic specific (Giurgiu 1967). De remarcat este includerea în cadrul tratatului de dendrometrie forestieră a unui capitol distinct privind dendrocronologia (Giurgiu, 1979) reprezentând practic piatra de temelie în cercetările de dendrocronologie din România.
Primele cercetări privind cronologia inelului anual au un caracter explorator, abordându-se problematici diverse: variația ciclică a creșterilor la brad (Giurgiu, 1974), studii de dendroclimatologie privind impactul deficitului de precipitații asupra creșterii radiale (Giurgiu, 1977). Intuind caracterul interdisciplinar al dendrocronologiei, precum și valențele sale aplicative în alte domenii (arheologie, istoriografie) Giurgiu (1987) oferă primele direcții de cercetare în acest domeniu, accentuând pe specificitatea naturală și istorică a spațiului carpatin. Dumitriu-Tătăranu et al. (1983) realizează o sinteză privind recoltarea și prelucrarea carotelor de creștere oferind informații referitoare la tipuri de burghie Pressler, modalități de pregătire și măsurare a probelor de lemn.
Primele serii dendrocronologice pentru zâmbru sunt propuse de Seghedin (1977) pentru Munții Rodnei având la bază 2 rondele de zâmbru. Soran et al. (1981) analizând probe de creștere de la mai multe exemplare de zâmbru din Parcul Național Retezat realizează o analiză dendroclimatică privind variația lățimii inelelor anuale în raport cu regimul termic și pluviometric. Pânzaru și Soran (1983) în baza unei rondele de creștere prelevate de la un trunchi doborât de zâmbru din Pietrosul Rodnei realizează o analiză dendrocronologică comparativă cu seriile din Retezat. Comparând cele două serii de creștere se constată o dinamică similară în primii 50-60 ani de (perioadă cu creștere activă pentru zâmbru) între cele două masive muntoase. Ulterior acestei vârste autorii observă o diferențiere determinată de condițiile microecologice. Prin aplicarea unor metode de calcul statistic specifice sunt identificate cicluri de variație a creșterii radiale având determinare genetică și ecologică, lungimea acestora variind între 65 și 85 de ani.
La jneapăn, specie cu potențial dendrocronologic ridicat, dar cu dificultăți majore în prelucrarea și interpretarea datelor, în literatura românească sunt prezente două studii de dendrocronologie. Soran et al. (1978) prezintă cronologia unui exemplar de jneapăn din Munții Maramureșului (zona Prislop-Cornedei), analiza realizându-se diferențiat în raport cu poziția rondelei pe tulpină. Sunt evidențiate perioadele cu creștere radială susținută sau redusă și posibila corelație a acestora cu ani caracteristici din punct de vedere al condițiilor climatice. Seria de creștere radială are o lungime de 140 de ani, analiza statistică efectuându-se pe valori brute ale lățimii inelului anual. Ulterior Soran et al. (1985) extind cercetările în Munții Retezat având drept material de studiu un număr mult mai mare de probe (11 de exemplare de jneapăn). Sunt identificate exemplare de jneapăn având vârsta maximă de 294 de ani (Căldarea Gemenele), respectiv 220 de ani (Fața Retezatului). Analizele dendroclimatologice realizate au permis realizarea unei concordanțe între lățimea inelului anual și dinamica climatului regional. Astfel, autorii ajung la concluzia potrivit căreia jneapănul înregistrează o creștere radială mai intensă în anii calzi și secetoși, evidențiindu-se însă și impactul negativ asupra creșterii a anilor extrem secetoși (1956) sau foarte reci și ploioși (1881, 1897). Creșterea radială mai mare în cazul exemplarelor de pe Fața Retezatului sunt corelate cu impactul antropic indirect prin creșterea aportului de minerale ca urmare a incendierilor practicate pentru defrișare. Utilizarea parametrilor inelului anual drept indicator obiectiv în cercetările de ecologie forestieră a făcut obiectul a numeroase cercetării de dendroecologie: evaluare a impactului poluării asupra ecosistemelor forestiere (Ianculescu, 1975, 1987; Decei et al., 1987; Barbu, 1991; Flocea, 1992), dinamicii structurii ecosistemelor naturale (Cenușă, 1992, 1996; Iacob, 1998; Popa, 2002, 2003).
O etapă importantă în dezvoltarea cercetărilor de dendrocronologie în România este reprezentată de publicarea tratatului de dendrocronologie – „Fundamente metodologice și aplicații de dendrocronologie” (Popa, 2004) și trecerea de la o abordare colaterală a metodelor dendrocronologice la cercetări sistematice. În prezent la nivelul spațiului carpatic românesc există implementată o rețea de serii dendrocronologice pentru diverse specii: molid (Schweingruber, 1985; Popa, 2004; Sidor, 2009), brad (Ianculescu și Tissescu, 1989; Alexandrescu, 1995; Popa, 2004; Sidor, 2009), pin silvestru (Sidor și Popa, 2007; Sidor, 2009), zâmbru (Popa, 2004; Timiș și Popa, 2005; Popa, 2007; Popa și Kern, 2009), gorun și stejar (Tissescu, 1990; Popa, 2004), fag (Roibu și Popa, 2006).
Pentru zona montană superioară se remarcă seria dendrocronologică milenară pentru zâmbru din Munții Călimani care acoperă perioada 996-2005 (Popa și Kern, 2009) reprezentând cea mai lungă serie de indici de creștere din Carpați. Popa (2007) propune două serii dendrocronologice pentru molid și zâmbru elaborate în baza unor carote de creștere extrase dintr-o suprafață experimentală de pe Valea Lala. Lungimea serie de molid este de 176 de ani (1826-2001), iar cea de zâmbru de 325 de ani (1677-2001). Lungimea acestor serii dendrocronologice se referă la cronologia maximă, nefiind oferite informații privind acoperirea statistică a acestora. Se realizează o analiză comparativă a seriilor elaborate cu alte serii dendrocronologice pentru zâmbru din Europa, utilizând drept elemente de analiză parametrii statistici (creștere medie, sensibilitate, autocorelație) (Popa, 2007).
Popa (2004) publică pentru zona Munților Rodnei primele serii de indici de creștere urmând metodologia clasică de elaborare a seriilor dendrocronologice (Cook și Kairiukstis, 1990) speciile avute în vedere fiind molidul și zâmbru. Zona de studiu este însă limitată între Valea Bila și Valea Putredu. Sidor (2009) prin teza de doctorat realizează o completare a rețelei de serii dendrocronologice pentru rășinoase, cronologiile propuse pentru molid fiind reprezentative pentru zona montană și mai puțin pentru pădurea de limită. Nivelele altitudinale unde s-au derulat investigațiile dendrocronologice la molid sunt cuprinse între 1050 m și 1250 m. Cenușă (2000) comparând seria de creștere medie pentru zâmbru din Călimani cu o serie similară din Alpi Austrieci observă existența unei variații similare. Hapca (2004) în baza măsurătorilor densitometrice propune primele serii de densitate pentru molid, zâmbru și jneapăn din masivul Călimani și Rodna, fără însă a elabora serii dendrocronologice sau analize corelative cu parametrii climatici.
Metodele de standardizare aplicate în vederea elaborării seriilor dendrocronologice au variat de la metoda dublei standardizări (exponențială negativă sau liniară și spline de 30 de ani) (Popa, 2004; Popa, 2007), curbă regională de creștere (Popa și Kern, 2009) sau spline cu lungime de 67% din cronologie (Sidor, 2009).
Numeroase studii referitoare la variația creșterii radiale oferă informații privind existența unei corelații dintre ritmul de variație a lățimii inelului anual și factorii meteorologici (Giurgiu, 1979). Astfel, se observă o influență negativă a secetelor asupra acumulărilor de biomasă, reducerile de creșterii fiind de 22-30% (Giurgiu, 1977). Iacob (2002) corelând creșterile radiale la brad cu regimul precipitațiilor identifică o influență pozitivă și semnificativă a celor din sezonul de vegetație. Popa (2005) analizează corelația dintre indicii de creștere pentru molid și zâmbru din zona Bila (Munții Rodnei), observând o corelație pozitivă și semnificativă cu temperaturile din mai-iunie la molid, respectiv iulie la zâmbru.
Pentru molidul din zona optimă de vegetație (Giumalău și Slătioara) s-a constatat o legătură corelativă negativă cu temperaturile de la sfârșitul sezonului de vegetație anterior. De asemenea se observă o influență mai mare a regimului precipitațiilor asupra proceselor de creștere (Popa, 2004). Rezultate similare obține și Sidor (2009) pentru molidul din zona Întorsătura Buzăului, Mureș și Oțelul Roșu. În cazul zâmbrului din Călimani, Popa și Kern (2009) evidențiază un răspuns dendroclimatic tipic pentru un ecosistem forestier de limită altitudinală superioară, corelația dintre regimul termic din sezonul de vegetație și indicii de creștere fiind semnificativă din punct de vedere statistic. Bouriaud și Popa (2009) reliefează influența semnificativă a regimului precipitațiilor în procesul de creștere radială în cazul molidului din zona Vintileasa – Vrancea.
Analiza anilor caracteristici constituie unul dintre elementele principale în caracterizarea seriilor dendrocronologice (Schweingruber et al., 1990). Puține sunt însă studiile din România în care identificarea anilor caracteristici s-a realizat în baza unei metodologii statistici. Majoritatea fie determină acești ani eveniment în mod obiectiv în urma analizei grafice a seriilor dendrocronologice (Popa, 2007) sau adoptă o limită de semnificație subiectivă (ex. Sidor (2009) indici având valori sub 0,7). De asemenea, relația dintre anii caracteristici și condițiile climatice specifice sunt strict observaționale, remarcându-se necesitatea unei analize detaliate, cuantificabile.
Una dintre valențele seriilor dendrocronologice este reprezentată de posibilitatea utilizării acesteia drept sursă de informații indirecte în procesul de reconstituire a dinamicii istorice a factorilor meteorologici (Fritts, 1976; Schweingruber, 1996). În România s-a reușit reconstituirea diferiților parametrii climatici utilizând drept regresor lățimea inelului anual, astfel: temperatura din sezonul rece din zona Sinaia (Popa și Cheval, 2007), regimul termic din sezonul de vegetație din Călimani (Popa și Kern, 2009), temperaturile din iulie-septembrie din zona Gârda și Oțelul Roșu (Sidor, 2009), temperatura din martie și septembrie din Câmpulung Moldovenesc (Popa, 2004) sau temperatura din luna iunie în Munții Rodnei (Popa, 2005). În ultimii ani se observă o aprofundare a cercetările în domeniul dendrocronologiei abordându-se aspecte privind modificările structurale ale inelelor anuale induse de factorii climatici extremi (Popa et al., 2006, Kern și Popa, 2008), studii de dendrochimie (Kern et al., 2009) sau de xilologie (Semeniuc și Popa, 2009; Popa, 2009).
Analiza stadiului actual al cercetărilor dendrocronologice în România evidențiază necesitatea aprofundării studiilor dendroclimatice în rețele și transecte de serii dendrocronologice. O detaliere a analizei statistice privind legătura corelativă dintre parametrii inelului anual și factorii climatici sub raportul stabilității temporale a acesteia, a semnificației spațiale sau valorilor extreme reprezintă noi direcții de abordare în acest domeniu de cercetare științifică. Prezenta carte prin obiectivele propuse și activitățile de cercetare specifice este orientată în această direcție de abordare.
4. Locul, materialul și metodologia de cercetare
4.1. Zona de studiu. Caracterizare generală
În conformitate cu scopul și obiectivele specifice ale prezentei cărți zona de studiu este reprezentată de clina nordică a Munților Rodnei, delimitată în partea de nord de Valea Bistriței și Vișeu, la est de pasul Rotunda, la sud de culmea principală a Munților Rodnei, respectiv la vest de Pasul Șetref. Alegerea acestei zone pentru realizarea unui studiu dendroclimatologic integrat a fost determinată de următoarele considerente:
prezența pe clina nordică a Munților Rodnei a două populații importante de zâmbru (Pinus cembra), specie cu reale posibilități de investigare dendrocronologică datorită vârstei și sensibilității dendroclimatice;
existența atât a unor ecosisteme forestiere de molid localizate la limita altitudinală superioară a pădurii cât și în arealul optim;
prezența unor ecosisteme forestiere strict protejate (rezervația Bila-Lala, Rezervația Biosferei Pietrosul Rodnei) lipsite de intervenții antropice (ex. extrageri de lemn) în ultimele 5 decenii, prezervând o dinamică naturală a structurii acestora.
Munții Rodnei se caracterizează din punct de vedere al reliefului de existența unei creste principale, orientată est-vest, din care se desprind spre nord, respectiv sud, culmi secundare separate de văi. Din punct de vedere altitudinal zona de studiu prezintă valori maxime în Vf. Ineu (2279 m), Vf. Gargalău (2158 m) și Vf. Pietrosul Rodnei (2303 m). Structura și tectonica Munților Rodnei coroborată cu evoluția climatică manifestată prin glaciațiunile cuaternare, au modelat relieful actual. Aici întâlnim toate formele de relief specifice munților înalți, cum sunt: crestele, abrupturile, piscurile, stâncile, custurile, coastele mai mult sau mai puțin abrupte, spinările, coamele, la care se adaugă seria de forme negative, printre care amintim: văile, lacurile, căldările glaciare, amfiteatrele, culoarele etc., toate acestea fiind așezate într-o dispoziție spațială originală, irepetabilă de la un masiv la altul.
Din punct de vedere geomorfologic, teritoriul face parte din Provincia Carpatică, Subprovincia Carpaților de sud-est, Regiunea Carpaților Orientali, Subregiunea Munților Cristalino-Sedimentari, Districtul Munților Rodnei. Aici se întâlnește un relief glaciar complex, cu cel mai frumos si divers peisaj alpin din Carpații Orientali (creste înguste, căldări glaciare cu pereți abrupți și iezere alpine, văi sălbatice cu povârnișuri aproape verticale, numeroase picioare de munte, etc.). Petrografic, este constituit din șisturi sericito-cloritoase, filite, benzi de calcare acoperite cu depozite glaciare și conuri de grohotișuri. Substraturile litologice sunt: șisturi cristaline, gresii, calcare și alte substraturi (Coldea, 1990).
Versantul nordic prezintă numeroase circuri glaciare, de unde pornesc numeroase pâraie având văile orientate perpendicular pe creasta principală: Lala, Bila, Putredu, Pietroasa, Izvorul Alb. Forma geomorfologică predominantă este versantul puternic ondulat și frământat. Înclinarea versanților este variabilă, cu tendințe de accentuare spre zona alpină.
Din punct de vedere fitoclimatic zona de studiu se încadrează în etajul de vegetație montan de molidișuri – FM3 și subalpin inferior – FSa. Pedologic, solurile sunt formate sub influența vegetației forestiere, într-un climat rece și umed, majoritatea aparținând clasei spodisoluri în zona înaltă, respectiv cambisoluri în zona montană de molidișuri. Aceste soluri sunt în general superficiale, cu humus de tip moder sau humus brut, având o troficitate medie sau redusă. Substratul geologic este reprezentat de roci predominant acide (șisturi cristaline, gnaisuri, gresii) sau puternic debazificate (rar conglomerate).
Vegetația este formată din molidișuri pure în partea superioară a versanților și în amestec în partea lor inferioară, cu bradul, fagul, paltinul de munte, aninul alb, aninul verde, mesteacănul, salcia căprească. La limita superioară a vegetației forestiere există specii ocrotite cum ar fi: zâmbrul (Pinus cembra) și în golul alpin inferior jneapănul (Pinus mugo). În etajul subalpin, la altitudini care depășesc 1700 – 1800 m de la limita alpină superioară de vegetație a molidișului, apar asociații de Juniperus sibirica, Pinus mugo și Rhododendron myrtifolium, ca și diseminații de Pinus cembra, în Zănoaga Mică și Mare, precum și în Lala – Bila. De asemenea, exemplare dispersate de zâmbru au fost identificate și în bazinul Putredu, numărul acestora fiind foarte redus.
Vegetația este preponderent forestieră intercalată cu pajiști alpine în partea superioară a versanților. Tipurile de ecosisteme predominante sunt cele pure de molid, iar în zona Lala, Bila și Pietrosul Rodnei se întâlnesc arborete amestecate de molid cu zâmbru. Principalele tipuri de ecosisteme prezente în zona de studiu sunt (Donită et al., 1990):
Molidiș presubalpin, slab productiv cu moder, pe soluri brune feriiluviale oligomezobazice, hidric echilibrate, cu Oxalis-Soldanella;
Molidiș presubalpin, slab productiv cu humus brut-turbă, pe podzoluri și brune acide criptospodice, oligobazice și extrem oligobazice, hidric optimale, cu Vaccinium-Hylocomium;
Molidiș mijlociu productiv, cu moder, pe soluri brune feriiluviale, oligobazice, hidric optimal, cu Luzula sylvatica
Cembreto-molidiș, slab productiv, cu humus brut, pe podzoluri și litosoluri, oligobazice, hidric optimale, cu Vaccinium-Hylocomium.
Habitatele în care s-au amplasat suprafețe experimentale se încadrează în tipurile (Donită et al., 2005):
R3105 – Tufărișuri sud-est carpatice de jneapăn (Pinus mugo) cu smirdar (Rhododendron myrtifolium);
R4202 – Rariști sud-est carpatice de molid (Picea abies) și zâmbru (Pinus cembra) cu Rhododendron myrtifolium;
R4203 – Păduri sud-est carpatice de molid (Picea abies) cu Soldanella hungarica;
R4205 – Păduri sud-est carpatice de molid (Picea abies) cu Oxalis acetosella.
Ecosistemele forestiere de pe clina nordică a Munților Rodnei permit amplasarea de suprafețe experimentale și obținerea de informații dendrocronologice atât pentru analiza dendroclimatologică inter-specifică cât și intra-specifică în raport cu nivelele altitudinale. Alegerea amplasamentului suprafețelor dendrocronologice a fost precedată de o analiză detaliată a informațiilor cuprinse în amenajamentele silvice, material cartografic forestier și geografic, literatură de specialitate privind distribuția zâmbrului și jneapănului. Prin sintetizarea informațiilor culese la birou s-a procedat la parcurgerea integrală a principalelor zone cu potențial dendrocronologic, adecvate obiectivelor avute în vedere.
În vederea realizării activităților de cercetare și a obiectivelor propuse s-au amplasat 9 suprafețe experimentale, distribuite spațial pe văile principale de pe clina nordică a Munților Rodnei (tabelul 4.1., fig. 4.1.).
Figura 4.1. Amplasarea suprafețelor experimentale în Munții Rodnei (roșu – molid, albastru – zâmbru, galben – jneapăn, violet – stație meteo Iezer).
Pentru suprafețele experimentale din Valea Bila și Valea Putredu, deoarece există prelevate probe de creștere, s-a procedat la reverificarea și reprocesarea seturilor de date existente în baza de date Rodendronet de la Stațiunea Institutului de Cercetări și Amenajări Silvice (ICAS) Câmpulung Moldovenesc. Analizele de birou au fost coroborate cu observații pe teren în vederea obținerii de informații privind particularitățile topoclimatice și de vegetație din aceste suprafețe experimentale. Seriile dendrocronologice elaborate pentru fiecare suprafață experimentală au permis analiza integrată a relației dintre procesele de creștere radială și factorii meteorologici, precum și stabilirea unor tipuri de răspuns dendroclimatic caracteristic fiecărei specii, respectiv nivel altitudinal.
Tabelul 4.1. Caracteristicile suprafețelor experimentale din Munții Rodnei
4.2. Caracterizarea climatică a Munților Rodnei
Climatul general al Munților Rodnei este continental montan, cu influențe vestice și baltice din est (Toader și Dumitru, 2004). Zona de studiu se încadrează în raport cu climatul regional în etajul climatic de munte, subetajul munților înalți, topoclimatul elementar de culmi muntoase, de versanți cu expoziții dominant nordice și sudice. Provincia climatică după Köppen este Dfk’ care se încadrează în zona climatică Dfbx, caracterizată prin precipitații abundente în tot timpul anului, cu maximul spre sfârșitul primăverii și începutul verii și ierni reci.
Expunerea față de circulația predominant vestică și nord-vestică se manifestă prin ascensiunea maselor de aer umede atlantice și polare, care generează precipitații convective crescute, nebulozitate ridicată și reducerea duratei de strălucire a soarelui. Circulațiile polare și ultrapolare sunt mai reduse ca frecvență. Principalele forme de relief (văi, versanți, interfluvii) induc aspecte topoclimatice locale în variația regimurilor climatice. În caracterizarea climatică s-a ținut seama și de faptul că, la această altitudine, relieful prin formă, grad de fragmentare, înclinare și expoziție intervine ca o condiție importantă modificatoare a climatului, prin influențarea regimului de circulație a aerului , de radiație și de apă.
În timpul iernii sunt frecvente advecțiile de aer rece din nord-vest generate de anticiclonul Azoric și de cel scandinav. Verile se caracterizează prin advecții ale maselor de aer vestice, dar și sudice (Topor și Stoica, 1965).
În centrul zonei de studiu se află amplasată stația meteorologică de la Iezer – Pietrosul Rodnei (47°36′ N 24°38′ E, 1785 m) pentru care au fost disponibile datele meteorologice pentru perioada 1961-2001.
Succesiunea temperaturilor medii lunare în cursul anului este caracterizată printr-un maxim în lunile iulie (9,85±1,47°C) și august (9,89±1,54°C). Valorile minime se înregistrează în lunile ianuarie (-6,94±2,28°C), respectiv februarie (-6,83±2,60°C) (fig. 4.2.). Media multianuală a temperaturii de la stația Iezer este de 1,37±0,58°C.
Figura 4.2. Variația lunară regimului termic la stație Iezer – Pietrosul Rodnei
(1961-2001).
Sub raportul valorilor minime și maxime dinamica lunară este similară cu mersul temperaturilor medii (fig. 4.2.). Temperatura medie maximă variază între -3,8 °C în luna ianuarie și 13,6°C în august. Valorile sezoniere medii sunt cuprinse între 0,28°C – primăvara, 9,33°C – vara, 2,34°C – toamna, respectiv -6,49°C în timpul iernii. Maxima absolută s-a înregistrat în 03.08.1998 fiind de 24,2 °C, iar minima absolută de -29 °C în data de 01.02.1965.
De la o lună la alta, sub influența bilanțului radiativ temperatura aerului variază sensibil. Primăvara, aceste diferențe sunt pozitive, în raport cu mersul ascendent al temperaturii. Creșterile interlunare (martie – mai) sunt de 9,6°C. Începând cu luna august aceste diferențe interlunare devin negative. Valori medii pozitive ale temperaturii sunt înregistrare în perioada aprilie-octombrie. Amplitudinea medie anuală este de 17,3 °C.
La nivel spațial regimul termic din zona de studiu se corelează cu cel din zona lanțului carpatic. Zona de reprezentativitate scade semnificativ în timpul sezonului de vegetație (IIA) limitându-se la valori foarte semnificative pentru zona Carpaților Orientali, Transilvania și sud-vestul Ucrainei (fig. 4.3.).
Figura 4.3. Corelația spațială a regimului termic din Munții Rodnei (A – iarnă – DIF; B – primăvară – MAM; C – Vară – IIA; D – toamnă – SON).
Ciclul biologic al arborilor, precum și distribuția altitudinală a vegetației forestiere este influențată de trecerea temperaturilor peste anumite praguri termice. Scăderea temperaturii medii zilnice sub pragul de îngheț (0°C) are loc, în medie, începând cu a doua decadă a lunii noiembrie, iar sub pragul de 5°C cu o lună mai devreme. Intervalul anual cu temperaturi medii zilnice pozitive variază în jurul valorii de 230 de zile. Creșterea temperaturii medii zilnice peste pragul de 10°C are loc în luna mai, iar scăderea sub această limită începând cu luna septembrie. Intervalul cu aceste temperaturi este cuprins între 140 și 150 de zile.
Primul îngheț se înregistrează în prima jumătate a lunii septembrie, iar primăvara, la începutul lunii mai sunt observate ultimele înghețuri. Totuși se constată variații relativ semnificative de la an la an, uneori cu repercusiuni asupra vegetației lemnoase – formare de inele anuale vătămate de înghețuri târzii.
Sub raport pluviometric zona de studiu beneficiază de o cantitate suficientă de precipitații cu o medie anuală de 1241±187 mm. Distribuția lunară a precipitațiilor indică un maxim în luna iunie (164±59 mm) și un minim în luna februarie (64±41 m) (fig. 4.4.). Cantitățile medii de precipitații se repartizează diferit de la o lună la alta, în funcție de frecvența și direcția de acțiune a sistemelor barice, a maselor de aer și fronturilor atmosferice, precum și de gradul de dezvoltare a proceselor pluviogenetice locale.
Figura 4.4. Variația lunară medie a precipitațiilor la stația Iezer – Pietrosul Rodnei (1961-2001).
Căderea primei ninsori are loc, în medie, în a treia decadă a lunii septembrie, iar ultima la începutul lunii mai. Însă se observă cu frecvență ridicată persistența stratului de zăpadă în zona alpină până în iulie, sau chiar august. Menținerea stratului de zăpadă este condiționată de expoziția versanților și topografia locală.
Spațial semnificația corelației dintre regimul pluviometric din zona Munților Rodnei și regiunile limitrofe se limitează la o zonă mult mai restrânsă comparativ cu regimul termic. Acest fapt confirmă caracterul local al precipitațiilor (fig. 4.5.).
Analiza statistică a datelor climatice de la stația Iezer relevă existența unei corelații negative relativ ridicate între regimul termic și cel pluviometric. Aceasta atinge valorile maxime în lunile: mai (-0,44), iunie (-0,51) și septembrie (-0,55), fiind minimă în lunile martie (-0,02), aprilie (-0,03) și august (-0,10). În analiza relației dintre procesele de creștere radială și factorii meteorologici trebuie să se țină cont și de această autocorelație între variabilele climatice.
Figura 4.5. Corelația spațială a regimului pluviometric din Munții Rodnei (A – iarnă – DIF; B – primăvară – MAM; C – Vară – IIA; D – toamnă – SON).
Rezultate similare sunt observate și în Alpii Francezi, teleconexiunile termice manifestându-se pe distanțe mult mai mari comparativ cu cele privind regimul pluviometric (Rolland, 2002).
În vederea extinderii setului de date instrumentale necesar analizelor dendroclimatice s-a apelat la baza de date grid cu rezoluție de 0.5°x0.5° CRU 3 (Mitchell și Jones, 2005; Brohan et al., 2006). Extragerea datelor s-a realizat de pe serverul KNMI Climate Explorer (http://climexp.knmi.nl). Setul de date utilizat a fost extras pentru celula de rețea având centrul la coordonatele 47º30´ N și 24º30´ E, fiind cea mai apropiată celulă a gridului față de zona de studiu și stația meteorologică Iezer-Pietrosul Rodnei acoperind perioada 1901-2006. Aceste date climatice permit o analiză dendroclimatică cu relevanță statistică mai mare, precum și testarea stabilității temporale a relației dintre procesele de bioacumulare, cuantificate prin lățimea inelului anual, și factorii meteorologici.
Pentru testarea reprezentativității setului de date grid s-a procedat la analiza și testarea semnificației corelației dintre parametrii meteorologici din cele două seturi (grid și instrumentale) pentru perioada comună disponibilă (1961-2001) (fig. 4.6.).
Figura 4.6. Corelațiile dintre parametrii meteorologici de la stația Iezer – Pietrosu și datele din grid CRU 3.0.
Coeficienții de corelație în cazul temperaturilor medii lunare variază între 0,82 și 0,98, toți fiind puternic și foarte semnificativi din punct de vedere statistic. Legătura corelativă este mai redusă în cazul lunilor de iarnă, fiind maximă în timpul sezonului de vegetație. Nivelul de semnificație statistică se menține și în cazul temperaturilor medii maxime și minime lunare, intensitatea fiind ușor mai diminuată (0,73-0,96). În cazul regimului pluviometric corelația dintre datele înregistrate la stația meteorologică și cele modelate în baza de date CRU 3.0 sunt cuprinse între 0,43 și 0,75, fiind semnificative din punct de vedere statistic. Explicația se regăsește în variabilitatea mult mai mare a regimului pluviometric, acesta fiind puternic influențat de topografia locală și regională, comparativ cu regimul termic. Analiza statistică realizată, precum și influența redusă a regimului pluviometric asupra proceselor de creștere radială, confirmă relevanța setului de date climatice extrase din baza de date CRU 3.0.
În dinamică temperaturile medii anuale și sezoniere, prezintă o variație similară, atât în cazul setului de date instrumentale provenite de la stația meteorologică, cât și la cele extrase din baza de date CRU 3.0. (fig. 4.7.). În vederea comparării valorile brute au fost normalizate referitor la perioada de referință 1961-1990 (WMO, 1989).
Figura 4.7. Dinamica comparativă a regimului termic normalizat în perioada
1901-2006 (A – temperaturi medii anuale; B – temperaturi medii iunie-iulie).
Dacă la nivel de temperatură medie anuală se observă ușoare diferențe în anumiți ani (ex. 1973), la nivel de sezon de vegetație dinamica interanuală a temperaturii (iunie-iulie) este identică. În consecință setul de date referitoare la regimul termic extras din baza de date CRU 3.1. este reprezentativ statistic pentru zona de studiu. La nivel decadal dinamica temperaturii medii din perioada iunie-iulie se caracterizează printr-o perioadă rece între 1900 și 1920, urmată de o creștere ușoară cu maxim în 1946. După anul 1953 regimul termic din sezonul de vegetație prezintă o răcire semnificativă cu minim în 1984 (cel mai rece sezon de vegetație din ultimii 100 de ani). După acest minim regimul termic înregistrează un trend crescător, cu o stabilizare după anul 2001.
4.3. Metodologia elaborării seriilor dendrocronologice
Seria dendrocronologică este definită ca o serie de timp privind un parametru al inelului anual (lățime totală, lățime lemn timpuriu sau lemn târziu, densitate etc.) măsurată și transformată prin metode specifice – standardizare – într-o serie de indici (Popa, 2004). O serie dendrocronologică de referință pentru o anumită specie și zonă ecologică poate fi definită ca fiind o serie de indici de creștere care conține semnalul climatului macrozonal putând fi utilizată pentru datare, reconstituirea climatului etc. Utilizarea și posibilitățile de elaborare a seriilor dendrocronologice de referință multiseculare și milenare este sugestiv redată în figura 4.8.
Figura 4.8. Elaborarea de serii dendrocronologice de referință multiseculare și multimilenare (Hillam, 1998).
În această carte s-a adoptat o metodologie de elaborare a seriilor dendrocronologice în conformitate cu cerințele generale ITRDB și principiile dendrocronologiei (Fritts, 1976; Cook și Kairiukstis, 1990; Popa, 2004). Metodologia de lucru a fost adaptată conform obiectivelor propuse a se aborda în prezenta lucrare. Alegerea tehnicilor specifice de prelevare și prelucrare a datelor s-a realizat în raport cu restricțiile impuse de caracterul de protecție al zonei, echipamentele avute la dispoziție și condițiile de teren.
Prelevarea, prelucrarea și măsurarea probelor de creștere. Alegerea și amplasarea suprafețelor experimentale a avut în vedere două aspecte principale: maximizarea semnalului climatic specific zonei de studiu și evidențierea variabilității dendroclimatice în raport cu altitudinea. Aceste zone sunt situate, la limita arealului speciei investigate, alegerea lor se face astfel încât semnalul climatic să fie maxim, iar perturbările locale de natură endogenă cu origine în procesele de competiție inter și intra-specifică caracteristică ecosistemelor forestiere (D1t) și cele locale de natură exogenă cauzate de factori cu originea în afara arboretului cum ar fi atacurile de insecte, înghețuri târzii sau timpurii (D2t) să fie minime.
Criteriile de alegere ale arborilor de probă au fost adaptate cerințelor impuse de obiectivele lucrării. Pentru cercetările dendroclimatologice s-au ales arbori sănătoși, din clasa Kraft 1, dominanți (impactul concurenței este minim), evitându-se exemplare cu coroană deformată, asimetrică, să nu prezinte putregai, răni evidente produse de vânat sau fulgere, rupturi mari în coronament. Din fiecare arbore s-au extras câte 2 carote, de la înălțimea de 1,30 m, cu ajutorul unui burghiu Pressler de 40 cm lungime și diametru interior de 5 mm. Prelevarea carotelor de creștere s-a realizat pe două direcții perpendiculare, paralele cu curba de nivel, urmărindu-se evitarea zonelor cu lemn de reacțiune sau compresiune, respectiv cu defecte de structură sau formă. Numărul de arbori incluși în sondaj variază între 15 și 25 de arbori.
Probele de creștere extrase s-au introdus în tuburi confecționate din hârtie în vederea păstrării și transportului. Pe fiecare tub s-a înregistrat un cod de identificare, de forma: AAA – B – 99 – 0, în care AAA reprezintă codul suprafeței luate în studiu, B – numărul seriei dendrocronologice elaborată în zona de studiu, 99 – numărul curent al arborelui din sondaj, 0 – numărul carotei extrase din același arbore. De exemplu pentru seria dendrocronologică pentru zâmbru din Masivul Pietrosul Rodnei s-a adoptat următoarea codificare: PTR (prescurtare de la Pietrosul Rodnei) – A (prima serie dendrocronologică) – 01 până la 22 (numărul de arbori din sondaj) – 1 sau 2 (funcție de numărul carotei extrase din arbore). Astfel PRTA052 reprezintă carota numărul 2 din arborele 5 la zâmbru din Pietrosul Rodnei.
La jneapăn nu a fost posibilă extragerea carotelor, din cauza deformărilor și a creșterilor reduse. Din aceste considerente analiza dendrocronologică s-a realizat pe rondele prelevate cu ajutorul ferăstrăului mecanic.
Carotele prelevate s-au păstrat în tuburi de hârtie timp de 2-3 săptămâni pentru a se usca. După uscare, probele de creștere au fost montate pe suporți speciali confecționați din lemn în vederea prelucrării și măsurării acestora. Pentru a se evidenția inelele anuale probele au fost șlefuite cu un aparat de șlefuit cu vibrații utilizându-se în mod gradat pânze cu granulație de 60, 200 și 400. Pentru a evita erorile și a ușura măsurătorile literatura de specialitate recomandă punctarea carotelor după următorul sistem: deceniile cu un singur punct, 5 decenii cu 2 puncte și un secol cu 3 puncte. De exemplu anul 1900 se marchează cu 3 puncte, 1950 cu 2 puncte ( fig. 4.9.).
Figura 4.9. Exemplu de marcare a carotelor.
Măsurarea lățimii inelului anual s-a realizat cu ajutorul sistemului Lintab în cadrul Stațiunii Experimentale de Cultura Molidului Câmpulung Moldovenesc (fig. 4.10.). Acesta este compus dintr-un digital pozițiometru și un binocular de mare precizie. Comunicarea cu calculatorul se realizează prin intermediul programului TSAP.
Figura 4.10. Sistemul Lintab de măsurare a lățimii inelului anual.
Precizia de măsurare a lățimii inelelor anuale a fost de 0,001 mm (Rinntech, 2005). Valorile măsurate pentru fiecare probă de creștere au fost înregistrare în fișiere separate pe suprafețe experimentale, formatul standard fiind formatul TUCSON (*.rwl).
Analiza statistică și interdatarea seriilor individuale de creștere. Lățimea inelului anual, determinată în mare parte de variațiile factorilor de mediu, este variabilă de la an la an după legități mai mult sau mai puțin aleatorii. Descrierea seriilor de timp reprezentate de variația temporală a lățimii inelelor anuale se realizează prin intermediul unui ansamblu de indicatori statistici specifici seriilor de timp (Popa, 2004). Principalii indicatori statistici calculați pentru seriile dendrocronologice sunt:
lungimea seriei dendrocronologice – numărul de ani cuprinși în seria de timp analizată;
media aritmetică – exprimă valoarea medie a caracteristicii analizate – lățimea inelului anual;
în care: x reprezintă media aritmetică;
xt – valoarea din anul t;
n – numărul total de ani din serie.
abaterea standard – măsură a gradului de abatere a valorilor individuale de la media aritmetică exprimată în unități de măsură identice cu parametrul analizat;
în care: sx reprezintă abaterea standard;
x – media aritmetică;
xt – valoarea din anul t;
n – numărul total de ani din serie.
sensibilitatea medie – parametrul statistic specific studiilor dendrocronologice este introdus de Douglas (1941) fiind definit drept modificarea procentuală medie a lățimii inelului anual în raport cu următorul inel anual. Sensibilitatea medie este o măsură a variației anuale a lățimii inelului anual. Valorile ridicate ale sensibilității reflectă o influență ridicată a factorilor ecologici limitativi asupra formării inelului anual.
în care: msx reprezintă sensibilitatea medie;
xt – valoarea din anul t;
n – numărul total de ani din serie.
autocorelația de ordinul 1 – constituie o măsură a gradului de corelare a lățimii inelului anual din anul t cu inelul anual format în anul t+1;
în care: r1 reprezintă autocorelația de ordinul 1;
x – media aritmetică;
xt – valoarea din anul t;
n – numărul total de ani din serie.
Calculul și analiza acestor indicatori statistici ai seriei de timp reprezentând variația parametrilor inelului anual prezintă o importanță deosebită în analiza și diagnosticarea seriei dendrocronologice. Procesarea datelor primare s-a realizat cu programul ARSTAN ver. 4.1 (Cook și Krusic, 2006).
Dendrocronologia este definită drept știința care utilizează inelul anual, datat la anul exact al formării sale, în analiza temporală și spațială a proceselor din științele fizice și culturale (Fritts, 1976). Conform acestei teorii este necesar identificarea exactă a formării fiecărui inel anual. În vederea detectării erorilor de datare sau măsurare, respectiv a anilor lipsă sau a inelelor duble se utilizează metoda interdatării. Interdatarea, atât ca principiu cât și ca metodă de lucru în dendrocronologie, reprezintă un control experimental care asigură plasarea corectă în timp a fiecărui inel anual. Conform acestui principiu fiecare inel anual trebuie datat și sincronizat în timp conform anului formării, pentru tot trunchiul, pentru toți arbori din arboret și pentru cei din arboretele vecine.
Interdatarea seriilor dendrocronologice, respectiv sincronizarea datelor, constă în ajustarea prin comparație vizuală a variației lățimii inelului anual sau a altei caracteristici structurale la arborii din aceeași zonă în vederea stabilirii exacte a anului formării inelului de creștere. Această tehnică dendrocronologică se bazează pe existența și identificarea unor indicatori specifici care reflectă condiții particulare de creștere, de natură climatică sau alt factor ecologic. Indicatorii se pot referi la o singură serie de creștere și în acest caz deosebim inel caracteristic care este inelul anual cu dimensiuni evident mai mari sau mai mici decât valoarea medie a seriei de creștere și perioada de creștere sau reducere bruscă a lățimii inelelor anuale reprezentate de o succesiune de inele caracteristice pozitive sau negative. Utili în interdatare sunt indicatorii care se referă la un grup de serii de creștere deosebind ani caracteristici definiți ca fiind anii pentru care majoritatea arborilor dintr-un grup prezintă inele caracteristice de aceeași natură (pozitive sau negative) și interval caracteristic dat de succesiunea de ani caracteristici.
În literatura de specialitate sunt prezentate diverse metode de interdatare: analiza directă a probei de lemn metodă utilizată de Douglas (1941) și discipolii săi, metoda graficelor „schelet” (Skeleton Plots) (Stokes și Smiley, 1968), metoda grafică. Această metodă, aplicată și în cazul de față, constă în reprezentarea grafică a lățimii inelului anual, utilizând scara liniară sau logaritmică pentru variația lățimii inelului de creștere, și analiza vizuală a curbelor de creștere cu identificare anilor caracteristici și sincronizarea seriilor.
Seriile individuale de creștere s-au verificat și interdatat cu ajutorul programului TSAPwin (Rinntech, 2005) comparându-se grafic cronologiile individuale cu curba de creștere medie. Verificarea fiabilității procesului de interdatare s-a realizat prin metode statistice, respectiv analiza corelației pe subperioade intercalate de 50 de ani, apelând la rutinele informatice din programul COFECHA (Holmes, 1983; Grissino-Mayer, 1997; 2001).
Standardizarea și calculul seriei dendrocronologice de referință. Seria de timp reprezentând variația lățimii inelului anual reprezintă o combinație de diferite semnale. Așadar inelul anual, respectiv seria de creștere radială poate fi analizată și asimilată cu o serie statistică de timp rezultată din compunerea mai multor semnale – componente ale seriei de timp.
Semnalul este definit drept o informație derivată din lățimea inelului anual relevant pentru studiul unei anumite probleme. Zgomotul este definit ca o informație nerelevantă în raport cu obiectivele studiului (Popa, 2004). Cu toate că utilizarea inelului anual în studiul variației factorilor de mediu este larg răspândită, descifrarea dendroalfabetului, respectiv extragerea informației, a semnalului dorit poate fi dificilă și incertă. Deci, problema esențială în dendrocronologie este extragerea semnalelor relevante prin dezagregare, care se realizează prin metode și algoritmi statistici a lățimii inelului anual, într-un număr finit de semnale reprezentând suma influențelor factorilor de mediu asupra creșterii radiale a arborilor.
Pornind de la modelul agregat al creșterii arborilor (Cook și Kairiukstis, 1990) seria de timp reprezentată de variația lățimii inelului anual poate fi descompusă în patru semnale complexe:
curba de creștere biologică de diferite forme;
semnalul climatic general al zonei;
perturbările specifice ecosistemelor forestiere;
zgomotul sau eroare inerentă.
Modelul agregat al inelului anual poate fi redată sintetic astfel:
unde: Rt reprezintă lățimea inelului anual în anul t;
At – relația creștere – vârstă determinat de procesele fiziologice normale de îmbătrânire;
Ct – semnalul climatului general comun pentru toți arborii dintr-o anumită zonă geografică – variația macroclimatului;
D1t – perturbările locale de natură endogenă cu origine în procesele de competiție inter și intraspecifică caracteristică ecosistemelor forestiere;
D2t – perturbările locale de natură exogenă cauzate de factori cu originea în afara arboretului cum ar fi atacurile de insecte, înghețuri târzii sau timpurii;
Et – variabilitatea interanuală neexplicată – zgomotul;
y – variabila binară (0 sau 1) care exprimă prezența sau absența unei perturbări locale de origine endo- sau exogenă.
Exprimarea într-o formă liniară a inelului anual facilitează analiza conceptuală a fiecărei componente din model. Acceptând aceste ipoteze de liniaritate și independență modelul oferă un instrument eficient de identificare și separare a diferitelor tipuri de influențe. Semnalele At, Ct și E sunt prezente în orice serie de creștere, iar D1t și D2t pot fi sau nu prezente în funcție de existența unor perturbări în anul t (Popa, 2004). Standardizarea reprezintă procedura statistică de transformare a serii cronologice reprezentând un parametru al inelului anual într-o serie de indici prin extragerea unui anumit semnal, cel mai adesea semnalul climatic Ct.
În prezenta carte s-a adoptat o abordare pragmatică în modelarea dinamicii creșterii radială, considerând toate semnalele diferite de semnalul climatic drept zgomot. Astfel, lățimea inelului anual s-a considerat drept o combinație dintre semnalul climatic (Ct) și zgomot (Gt). Problema esențială în standardizarea datelor cronologice privind caracteristicile inelului anual o constituie alegerea metodei, respectiv a curbei optime de estimare a semnalului Gt. În urma testării diferitelor tipuri de modele statistice recomandate în literatura de specialitate pentru standardizarea seriilor de creștere (Helama et al., 2004) s-a ales aplicarea unei funcții spline cubică cu periodicitate egală cu 67% din lungimea fiecărei serii individuale (Cook și Peters, 1981; Cook și Kairiukstis, 1990) (fig. 4.11.). Această funcție permite păstrarea semnalului de medie și înaltă frecvență. Semnalul de joasă frecvență nu poate fi evidențiat prin această metodă de standardizare (Cook et al., 1995).
Prin standardizare se realizează transformarea seriilor de creștere radială în serii de indici cu media 1 și varianță relativ constantă în timp. Obținerea indicilor de creștere se poate realiza fie prin raportarea seriei de creștere inițiale la curba de creștere generală fie prin diferență.
Figura 4.11. Exemplu de standardizare prin aplicarea unei funcții spline cubice cu perioadă de 67% (A – curba de creștere radială medie; B – indici de creștere radială).
Pentru calculul indicilor de creștere s-a ales metoda raportării, respectiv:
unde: It reprezintă indicele de creștere aferent anului t;
Rt – lățimea inelului anual din anul t;
Gt – valoarea modelată a lățimii inelului anual din anul t.
Seria dendrocronologică s-a obținut prin intermediul mediei robuste biponderate (Cook și Kairiukstis, 1990) care permite o reducere a influenței valorilor extreme. Calculul statistic s-a realizat prin intermediul rutinelor informatice din programul ARSTAN ver. 4.1 (Cook și Krusic, 2006). Acest program calculează trei tipuri de serii dendrocronologice:
seria dendrocronologică standard (STD) reprezintă valoarea medie a indicilor de creștere prin aplicarea mediei robuste biponderate, care include autocorelația remanentă dintre indicii de creștere;
seria dendrocronologică reziduală (RES) este obținută prin aplicarea unui model autoregresiv la seria dendrocronologică standard în vederea eliminării autocorelației;
seria dendrocronologică ASTRAN (ARS) se obține prin reintegrarea modelului teoretic autoregresiv în seria dendrocronologică reziduală.
În cadrul prezentei lucrări analiza statistică s-a realizat având la bază seria dendrocronologică reziduală.
Evaluarea semnificației statistice a seriilor dendrocronologice elaborate s-a realizat prin intermediul următorilor indicatori statistici:
coeficientul de corelație mediu dintre seriile individuale și seria dendrocronologică medie (Grissino-Mayer, 2001);
coeficientul de corelație mediu dintre seriile individuale de creștere luate două câte două – rbar (Fritts, 1976);
semnalul populațional comun – EPS (Expressed Population Signal) – care măsoară încrederea statistică a seriei dendrocronologice. EPS este o funcție de rbar și replicația seriei dendrocronologice (Wigley et al., 1984; Briffa și Jones 1990):
unde: EPS reprezintă semnalul populațional comun;
rbar – coeficientul de corelație dintre seriile individuale;
t – numărul de serii individuale;
raportul dintre semnal și zgomot – SNR – este o măsură statistică a varianței comune între arbori (Wigley et al., 1984):
unde: SNR este raportul dintre semnal și zgomot;
r – coeficientul de corelație dintre arbori;
N – numărul total de arbori.
varianța explicată de prima componentă principală – constituie o evaluare cantitativă a varianței comune existente între serii de indici de creștere individuali.
Acești indicatori statistici au permis evaluarea obiectivă a fiabilității seriilor dendrocronologice elaborate, precum și perioada pentru care este asigurată reprezentativitatea statistică.
Calculul anilor caracteristici. Anii caracteristici constituie un element extrem de important al seriilor dendrocronologice reprezentând atât repere clare în procesul de interdatare, dar și informații relevante privind condiții de mediu extreme. În primele începuturi în domeniul dendrocronologiei acești ani semnătură erau utilizați în procesul de interdatare (Douglass, 1941).Conform definițiilor consacrate în domeniul dendrocronologiei referitor la anii caracteristici se pot deosebii următorii parametrii (Schweingruber et al., 1990; Kaennel și Schweingruber, 1995) (fig. 4.12.):
an eveniment sau inel caracteristic – anul în care creșterea radială dintr-o serie de creștere este evident mai redusă sau mai ridicată decât valoarea medie a lățimii inelelor anuale;
an caracteristic – anul eveniment pentru care majoritatea arborilor dintr-o populație prezintă un inel caracteristic de aceeași natură (pozitiv sau negativ);
Figura 4.12. Exemplu de ani caracteristici pentru molid din Valea Lala (1948-1949).
În ultimele decenii utilizarea anilor caracteristici drept indicatori ecologici constituie un element definitoriu în studiile de dendroecologie, aceștia reprezentând un indicator fezabil al unor condiții de mediu extreme (Schweingruber et al., 1990; Desplanque et al., 1999; Neuwirth et al., 2004). Identificarea anilor caracteristici se poate realiza atât vizual cât și prin aplicarea unor metode statistice de calcul (Cropper, 1979; Schweingruber et al., 1990; Meyer, 1999; Gonzales, 2001).
Cea mai utilizată metodă este reprezentată de analiza statistică a valorilor normalizate în fereastră mobilă. Procedura de calcul a anilor caracteristici prin metoda normalizării în fereastră mobilă, aplicată în cazul de față, presupune parcurgerea următorilor pași de calcul (Cropper, 1979):
calculul valorilor medii și a abaterilor standard pentru fiecare fereastră mobilă de 5 ani centrată în anul analizat t;
calculul valorii normalizate pentru anul t în fereastra mobilă de 5 ani:
unde: zt reprezintă valoarea normalizată pentru anul t;
xt – lățimea inelului anual pentru anul t;
x – valoarea medie locală din fereastră;
sx – abaterea standard locală din fereastră.
stabilirea anilor eveniment prin aplicarea unei limite de semnificație de 0,75, respectiv valoarea lățimii inelului din anul t este cu 0,75 abateri standard locale mai mare (ani eveniment pozitivi) sau mai mică (ani eveniment negative) față de medie locală;
calculul procentului de serii individuale prezentând un anumit an eveniment;
stabilirea anilor caracteristici negativi sau pozitivi prin aplicarea unei limite de reprezentativitate de 50% din numărul total de serii individuale din anul t.
Calculul statistic s-a realizat prin implementarea unor proceduri informatice în programul Microsoft Excel, urmând metodologia de calcul adoptată.
Analiza comparativă a seriilor dendrocronologice. Reacția arborilor la modificarea condițiilor climatice variază în raport cu particularitățile microstaționale, ale speciei și provenienței, precum și cu intensitatea parametrului climatic analizat. Prin intermediul rețelelor de serii dendrocronologice se pot evidenția zone omogene din punct de vedere al reacției la dinamica factorilor meteorologici. Fiecare serie dendrocronologică înglobează un semnal macroclimatic specific regiunii geografice, dar și variații temporale particulare determinate de specie, topografie, etc. Răspunsul arborilor la un stresor climatic este același pentru o zonă dată, însă se constată variații în ceea ce privește intensitatea.
În vederea evidențierii similarităților dintre seriile dendrocronologice elaborate s-au aplicat diverse metode de analiză. Cea mai simplă metodă de studiu a variabilității spațiale a seriilor dendrocronologice dintr-o anumită regiune constă în analiza grafică comparativă a variației temporare a indicilor de creștere, respectiv a parametrilor statistici corespunzători.
Pentru cuantificarea statistică a relației dintre diferitele cronologii de indici de creștere s-au utilizat doi indicatori: coeficientul de corelație liniară Pearson și coeficientul de concordanță. Dacă coeficientul de corelație oferă informații privind direcția și intensitatea legăturii dintre două serii dendrocronologice, coeficientul de concordanță (Gleichlaufigkeit) (Schweingruber, 1996) oferă informații privind reacția similară sau contrară la variații ale factorilor de mediu. Similar testului semnelor, coeficientul de concordanță s-a calculat cu relația:
unde: xi reprezintă lățimea inelului anual i;
G(ix) – coeficientul de concordanță parțial pentru seria x;
G(x,y) – coeficientul de concordanță între seria x și y.
La nivel temporal cuantificarea similarității dintre două serii dendrocronologice (elaborate sau din alte zone montane) s-a realizat prin calculul coeficienților de corelație pe ferestre mobile de 30 de ani.
Pentru evidențierea unor posibile moduri de grupare, atât la nivel intra- cât și inter-specific, s-au aplicat metode statistice de analiză multivariată a datelor (McKenzie et al., 2001; Lara et all., 2001; Garcia-Gonzales, 2008). În mod curent în analizele dendrocronologice în raport cu un gradient ecologic (ex. altitudine) sau la nivel spațial se apelează la metode statistice de analiză multivariată a datelor (analiza în componente principale, clasificare ierarhică sau scalare multidimensională) cu scopul simplificării interpretării rezultatelor (Oberhuber et al., 1998; Piovesan et al., 2005).
Analiza în componente principale reprezintă o metodă statistică de reducere a variabilelor la un număr minim care să explice cea mai mare parte din varianța comună. Astfel, variabile originale (în cazul nostru seriile de indici de creștere) sunt transformate într-un număr limitat de componente principale ortogonale între ele (Jolliffe, 2002). Datorită omogenității seriilor dendrocronologice analizate și a zonei de studiu limitată la o singură grupă muntoasă, analiza statistică s-a realizat numai în raport cu primele două componente principale. În general prima componentă principală explică cea mai mare parte din varianța comună, reprezentând semnalul comun. Cea de-a două componentă reflectă factorul ecologic (specie, altitudine sau localizare spațială) care determină diferențierea dintre anumite grupuri de serii dendrocronologice. Analiza statistică presupune în principal proiecția grafică a seriilor dendrocronologice în planul celor două componente principale, reprezentarea grafică realizându-se în raport cu ponderea fiecărei serii la factorul respectiv. Calculul statistic a vizat atât o abordare la nivel de zonă de studiu, cât și o diferențiere la nivel de specie.
Dacă prin metoda de analiză a componentelor principale se simplifică interpretarea modului de asociere a seriilor dendrocronologice, analiza efectuându-se în raport cu corelația fiecărei serii cu componentele principale, metoda clasificării ierarhice reprezintă o tehnică de grupare a datelor multidimensionale în clase. Analiza cluster este o metodă de clasificare descriptivă care grupează variabilele pe baza similarității sau disimilarității dintre acestea. În această carte s-a utilizat drept criteriu de clasificare similaritatea dintre seriile dendrocronologice având la bază coeficientul de corelație dintre ele (Tabachnick și Fidell, 2007). Procesarea statistică a datelor s-a realizat cu ajutorul programului informatic MyStat ver.12 (Systat, 2008)
4.4. Aspecte metodologice privind cercetările de dendroclimatologie
Din punct de vedere al dendroclimatologiei variația lățimii inelului anual sau a unui alt parametru al acestuia indusă de factorii climatici este similară cu semnalul dintr-un sistem de comunicație, iar variațiile datorate factorilor nonclimatici fiind asimilate cu zgomotul asociat semnalului. Conform acestei similitudini seriile de indici de creștere din zonele cu optim climatic pentru specia respectivă au un raport semnal – zgomot redus, în comparație cu seriile dendrocronologice pentru arborii de la limita arealului care prezintă un ridicat raport semnal – zgomot. Lățimea inelului anual al arborelui variază de la an la an într-o manieră mai mult sau mai puțin regulată, o mare parte din această variabilitate fiind datorată condițiilor climatice particulare anterioare și actuale ale perioadei de creștere activă. Gradul de relație dintre inelul anual și parametrii climatici depinde de amplitudinea ecologică a speciei, proximitatea de condiții climatice extreme, amplitudinea de variabilitate a factorilor care influențează creșterea.
Variația creșterii radiale a arborilor poate fi corelată cu dinamica unuia sau a mai multor parametrii climatici cunoscuți ca fiind determinanți ai proceselor de creștere. În acest caz este posibilă găsirea unei relații statistice între creștere și factorii de mediu, care poate fi utilizată la deducerea sau reconstrucția variaților trecute ale parametrilor climatici în baza variaților parametrilor inelului anual. În unele situații este posibilă stabilirea unor relații statistice între creștere și condițiile de mediu, relații care pot fi utilizate pentru deducerea sau reconstrucția variațiilor trecute ale factorilor de mediu în baza dinamicii creșterilor radiale. Aceste metode statistice de cuantificare a relației climat – creștere se regăsesc sub denumirea de metode de calibrare.
În cazul în care indicele de creștere este variabila independentă, iar parametrii climatici reprezintă variabilele dependente, modelul statistic este cunoscut ca funcție de răspuns (coeficienții modelului descriu cum arborele răspunde la factorii climatici) (Fritts, 1976). În situația în care indicii de creștere sunt variabile explicative, iar parametrii meteorologici constituie variabila explicată, ecuațiile statistice sunt denumite funcții de transfer (variația creșterilor radiale anuale este transferată în reconstrucția climatului) (Cook și Kairiukstis, 1990). În cazul funcțiilor de răspuns amplitudinea și semnul coeficienților modelului statistic exprimă gradul de importanță și direcția de reacție (răspuns) a arborilor la variația parametrilor climatici utilizați pentru calibrare. În general semnificația coeficienților funcțiilor de transfer nu este ușor de interpretat, aceștia fiind aplicați la indici de creștere pentru reconstrucția variației trecute a climatului. Modelele statistice (funcții de transfer sau de răspuns) nu vor putea include toți factorii determinanți ai creșterii, acestea trebuie să surprindă acele componente ale sistemului esențiale pentru obiectivele urmărite.
Studiul dendroclimatologic realizat a vizat atingerea următoarelor aspecte:
cuantificarea statistică a relației dintre factorii meteorologici și indici de creștere radială prin intermediul coeficienților de corelație și a analizei funcțiilor de răspuns;
analiza condițiilor climatice specifice anilor caracteristici;
cuantificarea funcțiilor de transfer pentru parametrii meteorologici și perioada din an determinați principali ai proceselor de creștere.
Analiza statistică a relației dintre factorii meteorologici și indici de creștere radială. Analiza statistică a gradului de asociere a indicilor de creștere și parametrii climatici oferă o cuantificare și fundamentare matematică a corelației. Metoda analizei corelației, liniară sau neliniară, este cea mai uzitată tehnică de analiză statistică a gradului de asociere dintre creștere și factorii climatici. Coeficientul de corelație măsoară varianța relativă (covarianța) care este comună în cele două seturi de date (Giurgiu, 1972). Acesta reflectă întreg spectrul de variație a seriilor de indici, incluzând atât semnalul de joasă frecvență cât și cel de înaltă frecvență. Analiza nivelului de semnificație statistică s-a realizat la o probabilitate de acoperire de 95% prin aplicarea testului t.
Cercetările complexe de fiziologie a creșterii au arătat că rareori procesul de formare a inelului anual este determinat de un singur factor limitativ, variația caracteristicilor inelului anual fiind rezultanta acțiunii conjugate și integrate a mai multor factori de mediu. Bineînțeles, unul dintre factorii de mediu limitativi este predominant, dar și acțiunea acestuia variază în cursul anului, atât ca intensitate cât și ca importanță. Abordarea logică a procesului de calibrare constă în includerea tuturor parametrilor climatici ca explicativi ai creșterii, și utilizarea unor tehnici statistice specifice în stabilirea importanței fiecărei variabile. Astfel inelul anual, cuantificat prin indicele de creștere, poate fi exprimat sintetic astfel (Popa, 2004):
unde: Ii reprezintă indicele de creștere al inelului anual din anul i, cu i de la 1 la N ani ai perioadei de calibrare;
Tij – temperatura lunară medie corespunzătoare anului i, j numărul de luni;
Pik – precipitațiile medii lunare corespunzătoare anului i, k numărul de luni;
Cit – alt parametrul climatic corespunzător anului i, t număr de luni;
Il – indicele inelului anual din anul l precedent anului i;
aj, bk, ct, dl – coeficienții modelului statistic.
Calibrarea acestui model statistic general al inelului de creștere necesită utilizarea unor tehnici de analiză multivariabilă a datelor din domeniul metodelor regresive. Regresia multiplă utilizează proceduri statistice specifice finalizând prin obținerea unei ecuații exprimând efectul relativ al fiecărei variabile din model asupra indicilor de creștere (Horodnic, 2004). Ipoteza de la care se pleacă în cazul regresiei multiple liniare este liniaritatea relației din variabila explicată și variabilele explicative, precum și distribuția normală a setului de date utilizate la calibrare. Numărul mare de variabile incluse în model fac dificilă decelarea influențelor diferiților factori climatici.
Metoda regresiei multiple în trepte determină o reducere a numărului de variabile explicative, a intercorelației dintre aceștia, selectând un subset de variabile puternic corelate cu variabila explicată, dar nu între ele. Procedura statistică de calcul al regresiei multiple în trepte începe cu calculul corelațiilor simple între variabila explicată și variabilele explicative, precum și a intercorelațiilor dintre acestea. Metoda, în mod progresiv, prin includerea sau excluderea unor variabile independente (conform unor criterii statistice clare), îmbunătățește ecuația de regresie în acord cu reducerea erorii medii pătratice. Variantele de analiză statistică în trepte, respectiv regresia multiplă în trepte înainte sau regresia multiplă în trepte înapoi, oferă instrumente eficiente de calibrare a relației creștere – climat, prin intermediul funcțiilor de răspuns.
În cazul în care variabilele explicative, respectiv parametrii climatici, sunt corelați între ei, apar probleme de ordin procedural în cuantificarea și interpretarea corectă a coeficienților de corelație. Aceste neajunsuri metodologice pot fi eliminate prin transformarea variabilelor independente într-un set de variabile ortogonale, respectiv necorelate numite componente principale. Modelul corelativ clasic de estimare a funcțiilor de răspuns a fost modificat (Fritts, 1976) aplicând analiza regresiei multiple după extragerea componentelor principale din matricea de corelații a variabilelor climatice și a indicilor de creștere din perioadele precedente. Variabilele normalizate sunt multiplicate cu ponderea componentelor principale obținându-se factorii principali care constituie un model ortogonal, cu autocorelații minime, ale factorilor climatici și creșterilor anterioare inițiale.
Aplicarea metodei bootstrap permite estimarea erorii standard pentru fiecare coeficient al funcției de răspuns prin repetiția cuantificării modelului de un număr suficient de mare de ori (Efron, 1974). Se consideră ca fiind semnificativ din punct de vedere statistic, cu o probabilitate de 95%, coeficientul de răspuns pentru care suma dintre valoarea funcției de răspuns și 1,96 abateri standard este mai mare sau mai mic decât valoare nulă.
Alegerea a priori a perioadei de timp din an precum și a factorilor de mediu cu influență asupra proceselor de creștere radială prezintă variații în raport cu particularitățile regiunii ecologice, a speciilor analizate, a datelor disponibile etc. În ceea ce privește perioada de analiză majoritatea cercetătorilor au ajuns la concluzia că sezonul de vegetație actual și cel precedent oferă suficiente informații privind influența factorilor climatici asupra creșterii. Includerea în analiză a două sau mai multe sezoane de vegetație anterioară nu are, în general, o explicație biologică concludentă (Popa, 2004). Din punct de vedere al factorilor de mediu, pe lângă parametrii meteorologici clasici – temperaturi și precipitații lunare sau combinații ale acestora – pot fi utilizate date privind disponibilitatea resurselor de apă din sol, gradul de insolație, temperaturi minime, maxime, suma zilelor cu anumite temperaturi etc. Analiza legăturii dintre seria dendrocronologică și parametrii meteorologici s-a realizat atât pentru valori lunare individuale (din luna iunie anul precedent formări inelului anual până în luna august anul formării inelului) cât și pentru valori sezoniere: pON (precedent octombrie – precedent noiembrie) și II (curent iunie – curent iulie).
Pentru testarea stabilității temporale a relației statistice corelative dintre factorii meteorologici, cu influență semnificativă statistic, și lățimea inelului anual (exprimat prin indici de creștere) s-a calculat coeficientul de corelație Pearson pe perioade mobile de 20 de ani. Analiza corelației spațiale dintre indici de creștere radială și datele climatice, în vederea surprinderii reprezentativității spațiale a acestora, s-a utilizat sistemul Climate Explorer (http://climexp.knmi.nl) (Oldenborgh și Burgers, 2005).
Anii caracteristici reprezintă un indicator a unor condiții de mediu extreme, pozitive sau negative. Pentru evidențierea unui anumit determinism climatic în cazul anilor caracteristici s-a procedat la analiza grafică comparativă a condițiilor meteorologice (regim termic și pluviometric) specifice acestora. Valorile factorilor meteorologici au fost exprimate în valori normalizate având drept perioadă de referință întregul set de date climatice disponibil (1901-2006), după relația:
unde zt reprezintă valoarea normalizată a parametrului climatic pentru anul t;
xt – valoarea parametrului climatic pentru anul t;
x – valoarea medie;
sx – abaterea standard.
Calculul statistic al relației dintre factorii climatici și procesele de creștere radială, exprimați prin intermediul indicilor de creștere s-a realizat cu ajutorul programelor informatice PRECON v5.1 (Fritts, 2003) și a programului de calcul tabelar Microsoft Excel.
Studiul variabilității spațiale a răspunsului dendroclimatic în rețeaua de serii dendrocronologice din Munții Rodnei s-a realizat prin analiza în componente principale și clasificare ierarhică bazată pe distanță euclidiană (Systat, 2008).
Reconstituirea variației istorice a regimului termic prin intermediul funcțiilor de transfer. Funcțiile de transfer reprezintă modele statistice prin intermediul cărora se poate reconstitui variația istorică a unui factor climatic, determinant al proceselor de creștere, având drept sursă de informații proxy parametrii ai inelului anual. În vederea reconstituirii varieției istorice a regimului termic s-a procedat la reconstituirea regimului termic din perioada iunie-iulie în baza indicilor de creștere. Metoda statistică de cuantificare a funcțiilor de transfer este reprezentată de modelul regresiv liniar (Fritts, 1976; Giurgiu, 1972; Esper et al., 2005).
Pentru validarea și evaluarea stabilității modelului regresiv din setul total de date climatice s-au separat două subseturi acoperind perioada – P1 – 1902-1949, respectiv P2 – 1950-2007. În vederea analizei statistice a stabilității modelului climatic pentru reconstituirea regimului termic perioada P1 a fost considerată perioadă de calibrare a modelului, iar P2 de verificare. În final, pentru a surprinde întreaga variabilitate, modelul statistic regresiv a fost cuantificat luând în calcul întregul set de date climatice.
Verificarea fiabilității statistice a modelului funcțiilor de transfer s-a utilizat drept statistică coeficientul de corelație. Analiza reconstituirii propuse comparativ cu alte cronologii publicate în literatura de specialitate s-a calculat coeficientul de corelație pe perioade mobile de 30 de ani. Calculul statistic a fost realizat prin implementarea de rutine informatice în programul de calcul tabelar Microsoft Excel.
5. Serii dendrocronologice din Munții Rodnei
În raport cu obiectivele urmărite s-au elaborat serii dendrocronologice pentru principalele specii din ecosistemele forestiere din zona montană superioară de pe clina nordică a Munților Rodnei. S-au prelevat probe de creștere și elaborat serii dendrocronologice pentru speciile: molid (Picea abies), zâmbru (Pinus cembra) și jneapăn (Pinus mugo).
5.1. Serii dendrocronologice pentru molid
Molidul constituie elementul de bază din compoziția ecosistemelor din zona montană a Munților Rodnei, reprezentând principala specie investigată în prezenta lucrare. În vederea surprinderii variației răspunsului dendroclimatic în raport cu poziția spațială pe clina nordică a masivului studiat, cât și a influenței nivelului altitudinal s-au elaborat un număr de 6 serii dendrocronologice. Dintre acestea, patru serii dendrocronologice sunt bazate pe probe de creștere prelevate în cadrul acestor cercetări, iar două prin reanaliza seriilor individuale de creștere existente în rețeaua Rodendronet de la ICAS Câmpulung Moldovenesc. Dispunerea spațială a suprafețelor experimentale a urmărit obținerea de date primare pentru fiecare vale principală, iar în cazul masivului Pietrosul pentru trei nivele altitudinale. Amplasarea suprafețelor experimentale pe principalele văi de pe clina nordică a Munților Rodnei s-a realizat în ecosisteme localizate la limita altitudinală superioară a pădurii, acolo sensibilitatea dendroclimatică este maximă (Fritts, 1976; Popa, 2004).
5.1.1. Seria dendrocronologică pentru molid de pe Valea Lala
Suprafața experimentală pentru molid din Valea Lala este localizată într-un ecosistem de limită altitudinală superioară de pe versantul drept tehnic al pârâului Lala (47°31′ N, 24°54′ E). Arboretul este reprezentat de un amestec de molid și zâmbru situat la o altitudine medie de 1650 m, pe versant nord-estic (fig. 5.1). Alegerea acestei suprafețe experimentale a fost dictată de existența în zonă a unor exemplare de molid având vârste de peste 200 de ani, precum și de prezența în același arboret a exemplarelor de zâmbru. De asemenea observațiile efectuate pe teren au relevat lipsa unui impact antropic major, precum și inexistența extragerilor de arbori în ultimul secol, fapt susținut de existența exemplarelor doborâte de molid și zâmbru aflate în diferite stadii de degradare.
Figura. 5.1. Vedere generală asupra suprafeței experimentale pentru molid – LALB.
În vederea elaborării seriei dendrocronologice, în toamna anului 2005 s-au prelevat probe de creștere de la un număr de 22 de arbori în conformitate cu metodologia de lucru stabilită. În urma prelucrărilor carotelor s-a eliminat din analiză arborele numărul 17 datorită existenței unor defecte de creștere (scoarță înfundată coroborată cu inele anormale).
Lungimea medie a probelor de creștere individuale este de 142±42 ani, variind între 70 și 234 de ani. Perioada de timp acoperită este cuprinsă între 1772 și 2005, cu o replicație mai mare de 10 serii după anul 1838. Creșterea radială medie a seriilor individuale variază între 0,87 mm·an-1 și 3,65 mm·an-1, cu o medie de 1,60±0,62 mm·an-1 (tabelul 5.1.). Abaterea standard a seriilor individuale de creștere variază între 0,33 mm și 1,31 mm, cu o medie de 0,77±0,25 mm. În cazul seriei dendrocronologice abaterea standard medie a seriilor de indici de creștere este 0,26±0,07 pentru cronologia standard și 0,21±0,05 la cronologia reziduală.
Tabelul 5.1. Parametrii statistici ai seriei dendrocronologice pentru molid – LALB
* STD – serie dendrocronologică standard; RES – serie dendrocronologică reziduală; m –medie aritmetică; std – abaterea standard; q25 – q50 –q75 – cuantilele de 25%, 50% și 75%.
Influența remanentă a condițiilor de creștere din anul precedent, cuantificată prin autocorelația de ordinul I este ridicată în cazul seriilor de creștere radială variind între 0,40 și 0,93 cu o medie de 0,80±0,13. Prin transformarea acestor serii individuale în serii de indici de creștere, autocorelația scade la 0,55±0,14, fiind nesemnificativă statistic în cazul seriei dendrocronologice reziduale (-0,02±0,05). Corelația medie a seriilor de indici individuali cu seria dendrocronologică este de 0,62, iar valoarea corelației dintre seriile individuale este de 0,55±0,25 în cazul creșterii radiale, respectiv de 0,42±0,11 în cazul seriilor de indici reziduali. Valoarea medie a EPS este de 0,96, cu valori semnificative statistic după anul 1830 (EPS>0,85).
Seria dendrocronologică are o sensibilitate medie, caracteristică speciilor de rășinoase, fiind maximă în cazul seriei de indici reziduali (0,23±0,05), evidențiind un semnal dendroclimatic semnificativ. Varianța comună explicată de prima componentă principală este de 49,3%, iar raportul dintre semnal și zgomot – SNR – este de 11,9.
Dinamica creșterii radiale medii în raport cu vârsta cambială relevă un trend caracteristic arboretelor lipsite de procese concurențiale intense sau modificări semnificative ale structurii (fig. 5.2.)
Figura 5.2. Dinamica creșterii radiale în raport cu vârsta cambială la molid de pe Valea Lala – LALB (albastru – valori anuale, roșu – valori spline 20 ani).
Lipsa unor perturbări majore ale structurii arboretului, cu influențe auxologice, este reliefată și de dinamica temporală a creșterii radiale medii. Dacă până în deceniul 1870 se observă variații decadale ale curbei de creștere radială, datorită numărului relativ redus de serii, după această dată dinamica este de tip exponențial descrescătoare, ca urmare a creșterii vârstei medii (fig. 5.3.). De asemenea se remarcă după deceniu 1870 o reducere și o stabilizare a intervalului de încredere aferent curbei de creștere radială medie.
Figura 5.3. Seria dendrocronologică pentru molid de pe Valea Lala – LALB (A – seria de creștere radială medie: albastru – valori anuale, roșu – valori curbă spline 20 de ani, gri – interval de încredere; B – seria dendrocronologică: albastru – valori indici anuali, roșu – valori curbă spline 20 de ani, gri – interval de încredere; C – comparație serii medii indici de creștere: albastru – serie indici reziduali, verde – serie indici standard; D – distribuția în timp a seriilor individuale; linia punctată negru – limită de semnificație serie dendrocronologică).
Variația indicilor de creștere reziduali, analizată pentru perioade cu acoperire statistică, reflectă existența unui ușor trend de creștere după anul 1990. Se remarcă deceniile: 1870-1880, 1910-1920, 1940-1950 și 1985-1995 cu valori reduse ale indicilor de creștere. Analiza comparativă dintre seria dendrocronologică reziduală și cea standard evidențiază diferențe mai ales în cazul perioadelor cu valori ale indicilor sub medie (fig. 5.3. C). Valori ale indicilor de creștere diferite față de medie cu mai mult de două abateri standard se înregistrează în anii: negativi – 1876, 1913, 1947, 1948 și 1980, iar pozitivi – 1868, 1881, 1979 și 2001. Numeric seria dendrocronologică pentru molid de pe Valea LALA – LALB este următoarea:
Prin aplicarea metodei de analiză în fereastră mobilă s-au calculat anii caracteristici conform metodologiei de cercetare prezentate în prima parte a cărții (fig. 5.4.).
Principalii ani caracteristici negativi pentru seria de molid de pe Valea Lala sunt: 1847, 1851, 1859, 1876, 1886, 1913, 1925, 1933, 1938, 1940, 1943, 1948, 1949, 1955, 1956, 1982, 1989, 1993, 2003, remarcându-se deceniile 1930-1950 și 1980-1990 din punct de vedere al frecvenței.
Figura 5.4. Anii caracteristici pentru seria dendrocronologică pentru molid de pe Valea Lala – LALB (gri – procente din serii individuale având anul eveniment, roșu – ani caracteristici pozitivi, albastru – ani caracteristici negativi, verde – seria dendrocronologică).
Referitor la anii caracteristici pozitivi se constată o frecvență mai mare în perioada 1840-1900, respectiv 1930-1950: 1841, 1848, 1853, 1862, 1868, 1873, 1881, 1889, 1892, 1901, 1917, 1931, 1936, 1941, 1944, 1946, 1958, 1967, 1970, 1975, 1979, 1987 și 2001. Se observă pentru majoritatea anilor caracteristici o corelație între cei negativi și pozitivi, din punct de vedere al perioadei de manifestare. În general anii caracteristici pozitivi survin în perioadele imediat următoare anilor caracteristici negativi, ca urmare a refacerii potențialului de bioacumulare.
5.1.2. Seria dendrocronologică pentru molid de pe Valea Bila
Întrucât pentru zona văii Bila deja sunt elaborate serii dendrocronologice pentru molid (Popa, 2004), cu permisiunea stațiunii ICAS Câmpulung Moldovenesc, s-au extras din baza de date RODENDRONET seriile individuale de creștere radială aferentei acestei zone (fig. 5.5.).
Probele de creștere din zona Bila au fost prelevate din trei puncte localizate în ecosisteme de limită altitudinală superioară (47°32′ N, 24°53′ E): pe versantul tehnic drept și stâng al văii, respectiv în arboretul localizat la obârșia văii Bila. Altitudinea suprafețelor experimentale a variat între 1500 și 1650 m.
Figura 5.5. Vedere de ansamblu a suprafeței dendrocronologice pentru molid de pe Valea Bila – BILA.
Seriile individuale de creștere radială au fost supune unui proces de reverificare atât din punct de vedere al măsurătorilor cât și a procesului de interdatare. Dintr-un număr total de 84 de serii individuale de creștere s-au inclus în analiză 69 de serii. O parte dintre serii au fost eliminate datorită lungimii scurte, a corelației reduse cu seria medie sau având probleme de interdatare majore. Distribuția seriilor selectate în cadrul prezentei analize sunt distribuite uniform în raport cu locațiile de prelevare.
Perioada de timp acoperită de seria dendrocronologică este cuprinsă între 1770 și 2000, cu un număr mai mare de 10 serii după anul 1818. Vârsta medie a seriilor individuale este de 146±38 de ani, variind între 66 și 231 de ani (tabelul 5.2.).
Tabelul 5.2. Parametrii statistici ai seriei dendrocronologice pentru molid – BILA
* STD – serie dendrocronologică standard; RES – serie dendrocronologică reziduală; m – medie aritmetică; std – abaterea standard; q25 – q50 –q75 – cuantilele de 25%, 50% și 75%.
Creșterea radială medie a seriilor individuale variază între 1,41 mm·an-1 și 3,55 mm·an-1 cu o valoare medie de 2,03±0,43 mm·an-1. Autocorelația medie de ordinul I este egală cu 0,84±0,07 în cazul seriei de creștere radială, 0,54±0,12 pentru seria de indici de creștere standard, respectiv -0,02±0,07 în cazul seriei dendrocronologice reziduale. Abaterea standard medie a seriilor individuale de creștere este de 1,02 mm, iar în cazul seriei dendrocronologice este de 0,22.
Sensibilitatea medie a seriilor individuale este caracteristică molidului cu variații între 0,15 și 0,34, cu o medie de 0,24±0,03 pentru seria reziduală. Corelația medie a seriilor individuale cu seria dendrocronologică este egală cu 0,55. Corelația medie dintre seriile individuale de creștere (rbar) este de 0,53, respectiv 0,35 în cazul seriilor reziduale. Variabilitatea explicată de prima componentă principală este de 38,3% cu un raport semnal – zgomot de 18,3. Valoarea EPS este de 0,96 fiind semnificativă statistic după anul 1820 (EPS>0,85). Curba de creștere radială în raport cu vârsta cambială indică o dinamică exponențial descrescătoare cu o stabilizare după vârsta de 160 de ani în jurul valorii de 1,0 mm·an-1 (fig.5.6.).
Figura 5.6. Dinamica creșterii radiale în raport cu vârsta cambială la molid de pe Valea Bila – BILA (albastru – valori anuale, roșu – valori spline 20 ani).
Dinamica în timp a curbei de creștere radială medie indică o variabilitate crescută anterior anului 1820, determinată de numărul redus de serii individuale. Deceniul 1820-1830 se caracterizează printr-un ritm susținut de creștere radială, aceasta având valorii medii cuprinse între 1,5 mm·an-1 și 2,5 mm·an-1. Ulterior acestei perioade creșterea radială are un trend exponențial descrescător, ca urmare a creșterii vârstei medii. Intervalul de încredere aferent curbei de creștere se reduce semnificativ și se stabilizează după deceniul 1860 (fig. 5.7.).
Figura 5.7. Seria dendrocronologică pentru molid de pe Valea Bila – BILA (A – seria de creștere radială medie: albastru – valori anuale, roșu – valori curbă spline 20 de ani, gri – interval de încredere; B – seria dendrocronologică: albastru – valori indici anuali, roșu – valori curbă spline 20 de ani, gri – interval de încredere; C – comparație serii medii indici de creștere: albastru – serie indici reziduali, verde – serie indici standard; D – distribuția în timp a seriilor individuale; linia punctată negru – limită de semnificație serie dendrocronologică).
Seria dendrocronologică de referință pentru Valea Bila se prezintă numeric astfel:
Se remarcă o creștere semnificativă a lățimii inelului anual după anul 1990, reflectată mai ales în cazul indicilor de creștere. Deceniile 1870-1880, 1910-1920 și 1945-1955 sunt caracterizate de valori semnificativ reduse ale indicilor de creștere radială. Indici cu valori diferite față de medie cu mai mult de două abateri standard, calculați pentru perioada de semnificație statică (1820-2000), se înregistrează în anii: negativi – 1876, 1913, 1947, 1971, 1980, 1989, respectiv pozitivi 1946, 1979, 1999. Diferențele dintre seria de indici de creștere standard și cea de indici reziduali sunt observate sub raportul intensității, mai ales în cazul valorilor extreme (fig. 5.7.).
Analizând distribuția în timp a anilor caracteristici, pozitivi sau negativi, se remarcă existența unor perioade cu valori normale ale indicilor de creștere: 1915-1925, 1950-1960. Perioada 1833-1875 se remarcă drept perioadă lipsită de ani caracteristici negativi (fig. 5.8.).
Figura 5.8. Anii caracteristici pentru seria dendrocronologică pentru molid de pe Valea Bila –BILA (gri – procente din serii individuale având anul eveniment, roșu – ani caracteristici pozitivi, albastru – ani caracteristici negativi, verde – seria dendrocronologică).
Principalii ani caracteristici negativi sunt: 1818, 1821, 1832, 1876, 1893, 1898, 1913, 1925, 1933, 1940, 1943, 1948, 1949, 1964, 1971, 1982, 1989, 1992, iar anii caracteristici pozitivi se înregistrează în: 1822, 1834, 1841, 1846, 1853, 1862, 1868, 1881, 1889, 1910, 1927, 1939, 1946, 1970, 1975, 1979 și 1987.
5.1.3. Seria dendrocronologică pentru molid de pe Valea Putredu
Similar cu suprafața experimentală de pe Valea Bila și pentru această vale principală de pe clina nordică a Munților Rodnei există elaborate un număr de trei serii dendrocronologice (Popa, 2004), elaborarea de noi cronologii nefiind necesară. Deoarece seriile existente pentru Valea Putredu provin din suprafețe experimentale apropiate, în cadrul prezentei lucrări se va analiza o singură cronologie obținută prin combinarea datelor primare. Din baza de date Rodendronet s-au extras un număr total de 96 serii de creșteri individuale. Toate seriile au fost reanalizate din punct de vedere al concordanței temporale, fiind interdatate și analizate statistic. Ținând cont de numărul mare de măsurători disponibile s-au selecționat pentru elaborarea seriei dendrocronologice numai 86 de serii individuale, eliminând-se cronologiile cu probleme de interdatare.
Probele de creștere provin din ecosisteme de molid situate la limita altitudinală superioară a pădurii (47°35′ N, 24°50′ E): unul situat la obârșia râului Bistrița, al doilea pe versantul stâng tehnic al pârâului Putredu, iar cel de-al treilea la obârșia pârâului Putredu (fig. 5.9.). Altitudinea suprafețelor experimentale variază între 1450 m și 1600 m. Arboretele din care s-au prelevat probele de creștere sunt supuse procesului de management forestier, fiind evidente procesele de extrageri de arbori prin lucrări silvotehnice. Suprafața experimentală de la obârșia pârâului Putredu are un caracter relativ natural, cu influențe antropice relativ reduse ca urmare a pantei ridicate și a accesibilității foarte dificile.
Figura 5.9. Vedere generală din suprafețele experimentale de la
Valea Putredu – PUTA.
Lungimea medie a seriilor de creștere individuale este de 156±47 de ani, variind între 60 ani și 269 de ani. Perioada de timp acoperită de seria dendrocronologică este între 1732 și 2000, având un număr mai mare de 10 cronologii individuale după anul 1776. Această serie dendrocronologică constituie cea mai lungă cronologie pentru molid din Munții Rodnei. Creșterea medie a seriilor individuale variază între 1,02 mm·an-1 și 3,97 mm·an-1, cu o medie de 1,99±0,63 mm·an-1 (tabelul 5.3).
Corelația dintre lățimea inelelor anuale consecutive, cuantificată statistic prin coeficientul de autocorelație de ordinul I, este ridicată și semnificativă statistic în cazul seriilor de creștere radială (0,82±0,07) și a seriilor de indici de creștere standard (0,53±0,12). Seria dendrocronologică reziduală se caracterizează printr-un coeficient de autocorelație nesemnificativ statistic (-0,04±0,07).
Tabelul 5.3. Parametrii statistici ai seriei dendrocronologice pentru molid – PUTA
* STD – serie dendrocronologică standard; RES – serie dendrocronologică reziduală; m – medie aritmetică; std – abaterea standard medie; q25 – q50 –q75 – cuantilele de 25%, 50% și 75%.
Variația inter-anuală a creșterii radiale, respectiv a indicilor de creștere, exprimată prin intermediul abaterii standard, constituie o măsură a sensibilității la variația factorilor de mediu. Astfel în cazul indicilor de creștere standard acesta este de 0,28±0,07, respectiv de 0,23±0,04 pentru seria reziduală. Sensibilitatea seriilor de creștere variază între 0,14 și 0,28 cu o medie de 0,20±0,03. Aceasta crește în cazul seriei de indici de creștere reziduali la 0,25±0,04, cu valori maxime de 0,41 la seria PUTB172.
Corelația medie dintre seriile individuale, luate două câte două, este de 0,41 pentru cronologiile de creștere radială, respectiv 0,32 la seriile de indici reziduali. Corelația medie a seriilor individuale cu seria dendrocronologică este egală cu 0,54, fiind foarte semnificativă din punct de vedere statistic. Semnalul populațional comun, cuantificat prin indicele EPS este în medie de 0,96, fiind semnificativ statistic după anul 1780 (EPS>0,85). Variabilitatea explicată de prima componentă principală este egală cu 36,2%, iar raportul semnal-zgomot de 16,9, valori calculate pentru perioada comună optimă 1874-2000.
Impactul intervențiilor antropice prin extrageri de arbori se observă numai la nivel individual, acestea estompându-se în dinamica seriei de creștere medie, analizată în raport cu vârsta cambială sau temporal (fig. 5.10.).
Figura 5.10. Exemplu de influență a intervențiilor antropice asupra dinamici creșterii radiale (PUTC132).
Variația lățimii medii a inelului anual în raport cu vârsta reliefează lipsa unei perioade juvenile cu creștere redusă caracteristică unor arborete cu procese concurențiale intense (fig. 5.11.). Lățimea medie a inelului anual, calculată pentru primii 200 de ani este de 1,59±0,78 mm·an-1, trendul fiind exponențial descrescător. După vârsta de 160 de ani creșterea radială medie rămâne relativ stabilă în jurul valorii de 0,75 mm·an-1.
Figura 5.11. Dinamica creșterii radiale în raport cu vârsta cambială la molid de pe Valea Putredu – PUTA (albastru – valori anuale, roșu – valori spline 20 ani).
Dinamica temporală a curbei medii de creștere radială are un trend uniform descrescător, cu excepția primelor decenii cu o variabilitate mai mare indusă de numărul redus de serii individuale. Intervalul de încredere al curbei medii scade progresiv odată cu creșterea replicației seriilor stabilizându-se după anul 1820. Deceniul 1990-2000 se caracterizează printr-o creștere ușoară a lățimii inelului anual, reliefată sugestiv în seria dendrocronologică (fig. 5.12.). Perioadele 1874-1880, 1890-1900, 1910-1915 și 1944-1950 înregistrează o reducere semnificativă și abruptă a lățimii medii a inelului anual, având determinare preponderent climatică.
Referitor la seria de indici de creștere se remarcă anii cu valori diferite de medie cu mai mult de două abateri standard, ani indicatori ai seriei dendrocronologice: negativi – 1818, 1823, 1876, 1893, 1947, 1971, 1980, 1989, , respectiv pozitivi – 1822, 1880, 1975, 1979, 1999.
Diferențele dintre seria de indici de creștere reziduală și cea standard, evidente mai ales în perioadele cu valori extreme (ex. 1947-1948) sunt determinate mai ales de eliminarea autocorelației persistente în cronologia standard.
Figura 5.12. Seria dendrocronologică pentru molid de pe Valea Putredu – PUTA (A – seria de creștere radială medie: albastru – valori anuale, roșu – valori curbă spline 20 de ani, gri – interval de încredere; B – seria dendrocronologică: albastru – valori indici anuali, roșu – valori curbă spline 20 de ani, gri – interval de încredere; C – comparație serii medii indici de creștere: albastru – serie indici reziduali, verde – serie indici standard; D – distribuția în timp a seriilor individuale; linia punctată negru – limită de semnificație serie dendrocronologică).
Seria dendrocronologică pentru Valea Putredu, exprimată numeric este redată mai jos:
Analiza distribuției temporale a anilor caracteristici indică o frecvență ridicată în prima parte a secolului al XIX-lea, atât a anilor pozitivi cât și negativi (fig. 5.13.). Perioada 1840-1940 se remarcă printr-un număr foarte redus de ani caracteristici negativi. Deceniile 1950-1970 sunt lipsite de ani caracteristici, variația indicilor de creștere față de medie încadrându-se în limitele unei abateri standard. Principalii ani eveniment prezenți la peste 50% din seriile individuale sunt următorii: negativi – 1792, 1799, 1806, 1813, 1818, 1824, 1832, 1843, 1851, 1876, 1913, 1925, 1943, 1949, 1971, 1982, 1985, 1989, respectiv pozitivi – 1788, 1794, 1802, 1807, 1811, 1814, 1817, 1819, 1822, 1834, 1862, 1868, 1881, 1889, 1892, 1910, 1927, 1939, 1946, 1970, 1975, 1979, 1987.
Frecvența ridicată a anilor caracteristici în cazul acestei serii dendrocronologice este determinată parțial de diversitatea suprafețelor experimentale și de numărul ridicat de serii individuale.
Figura 5.13. Anii caracteristici pentru seria dendrocronologică pentru molid de pe Valea Putredu –PUTA (gri – procente din serii individuale având anul eveniment, roșu – ani caracteristici pozitivi, albastru – ani caracteristici negativi, verde – seria dendrocronologică).
5.1.4. Serii dendrocronologice pentru molid din Masivul Pietrosul Rodnei
Pentru masivul Pietrosul Rodnei s-au elaborat un număr de trei serii dendrocronologice independente pentru trei nivele altitudinale: 1650 m, 1400 m și 1200 m. Amplasarea suprafețelor experimentale s-a realizat în arborete supuse gospodăririi silvice în cazul nivelelor altitudinale de 1400 m și 1200 m și într-un arboret relativ natural, cu accesibilitate redusă pentru seria de la limita superioară a pădurii (1650 m).
Seria dendrocronologică pentru molid de la altitudinea de 1200 m (PITJ). Suprafața experimentală este amplasată într-un arboret pur de molid aflat în optimul ecologic al speciei (47°36′ N, 24°35′ E), pe un versant sud-vestic de pe clina nordică a Masivului Pietrosul Rodnei din zona numită Izvorul Alb (fig.5.14.). Au fost prelevate probe de creștere de la un număr de 22 de arbori, în urma prelucrării fiind eliminată o carotă de la arborele numărul patru, datorită lipsei unei părți din probă.
Fig. 5.14. Aspecte din suprafața exprimentală Izvorul Alb – PITJ.
Lungimea seriilor individuale de creștere în cazul acestei suprafețe dendrocronologice variază între 58 și 141 de ani, cu o medie de 102±23 ani, acoperind perioada 1867 până în 2007. Această vârstă medie relativ redusă comparativ cu celelalte serii dendrocronologice pentru molid din zona de studiu este explicată prin lucrările silviculturale aplicate, în prezent ecosistemul fiind inclus în zona de protecție integrală a Parcului Național Munții Rodnei. Un număr de peste 10 serii individuale se înregistrează numai după anul 1887. Creșterea radială medie este de 2,72±0,73 mm·an-1, variind între 1,43 mm·an-1 și 4,56 mm·an-1. Autocorelația medie de ordinul I pentru seria de creștere medie variază între 0,79 și 0,95, cu o medie de 0,83±0,07, scăzând la 0,56±0,14 pentru seria de indici standard, fiind nesemnificativă statistic în cazul seriei dendrocronologice reziduale (-0,02±0,07) (tabelul 5.4). Sensibilitatea medie a seriilor individuale crește de la cronologiile brute (0,20±0,03) la seria de indici reziduali (0,25±0,03). Abaterea standard medie a seriilor individuale de indici de creștere reziduali variază între 0,17 și 0,31, cu o medie de 0,23±0,03.
Tabelul 5.4. Parametrii statistici ai seriei dendrocronologice pentru molid – PITJ
* STD – serie dendrocronologică standard; RES – serie dendrocronologică reziduală; m – medie aritmetică; std – abaterea standard medie; q25 – q50 –q75 – cuantilele de 25%, 50% și 75%.
Corelația dintre seriile individuale și seria dendrocronologică este de 0,54, valoarea corelației dintre seriile de indici (rbar) fiind de 0,31 pentru valorile reziduale, respectiv de 0,23 pentru valorile standard. Statistica EPS medie este de 0,94 cu valori peste limita de semnificație statistică (0,85) după anul 1890. Variabilitatea explicată de prima componentă principală este de 36,6%, iar raportul dintre semnal și zgomot calculat pentru perioada comună optimă (1935-2007) este egal cu 10,1.
Lățimea medie a inelului anual pornește de la valori de 5,5-6,0 mm·an-1 în perioada juvenilă, stabilizându-se la 1,0-1,2 mm·an-1 la vârsta de 100 de ani (fig. 5.15.).
Figura 5.15. Dinamica creșterii radiale în raport cu vârsta cambială la molid de la Izvorul Alb – PITJ (albastru – valori anuale, roșu – valori spline 20 ani).
Variația anuală a creșterii radiale medii în cazul seriei de molid de la altitudinea de 1200 m din Masivul Pietrosul Rodnei prezintă un trend general descrescător, ca urmare a creșterii vârstei medii, cu variații decadale determinate de modificări ale structurii arboretului (fig. 5.16.).
Figura 5.16. Seria dendrocronologică pentru molid de la Izvorul Alb – PITJ (A – seria de creștere radială medie: albastru – valori anuale, roșu – valori curbă spline 20 de ani, gri – interval de încredere; B – seria dendrocronologică: albastru – valori indici anuali, roșu – valori curbă spline 20 de ani, gri – interval de încredere; C – comparație serii medii indici de creștere: albastru – serie indici reziduali, verde – serie indici standard; D – distribuția în timp a seriilor individuale; linia punctată negru – limită de semnificație serie dendrocronologică).
Astfel de modificări ale structurii arboretului cu impact asupra lățimii inelului anual se observă în deceniul 1930-1940, când se constată o accelerarea a proceselor de bioacumulare în inelul anual. Tendința de creștere semnificativă a lățimii inelului anual după anul 1990, evidențiată în seriile dendrocronologice din celelalte suprafețe experimentale, se manifestă și în acest caz, până în anul 2001. Ulterior ritmul de creștere se reduce la un nivel anterior anului 1990.
Perioadele de reducere sau creștere a lățimii inelului anual sunt semnificative în cazul indicilor de creștere, obținuți prin eliminarea influenței vârstei. Valori extreme ale indicilor de creștere reziduali, având diferențe față de medie mai mari decât două abateri standard, sunt în anii: negativi – 1947, respectiv pozitiv – 1950, 1999 și 2001.
Numeric seria dendrocronologică pentru molid din zona Izvorul Alb are următoarea formă:
Numărul anilor caracteristici este mai mic comparativ cu seriile dendrocronologice de la limita superioară a vegetației, fapt explicat de condițiile optime de vegetație pentru molid în suprafața experimentală de pe Izvorul Alb (fig. 5.17.).
Anii caracteristici negativi sunt cei din: 1893, 1905, 1913, 1933, 1938, 1971, 1974, 1982, respectiv ani pozitivi cei din 1915, 1927, 1936, 1966, 1999. Anul 1947 nu a putut fi stabilit drept an caracteristic negativ, deoarece frecvența seriilor individuale pentru care a fost identificat drept an eveniment este de 47,5%, fiind la limita de semnificație.
Figura 5.17. Anii caracteristici pentru seria dendrocronologică pentru molid de la Izvorul Alb –PITJ (gri – procente din serii individuale având anul eveniment, roșu – ani caracteristici pozitivi, albastru – ani caracteristici negativi, verde – seria dendrocronologică).
Seria dendrocronologică pentru molid de la altitudinea de 1400 m (PITM). Suprafața experimentală pentru molid de la nivelul altitudinal de 1400 m este localizat în zona numită Casa Laborator din Masivul Pietrosul Rodnei (47°36′ N, 24°36′ E). Este vorba de un arboret pur de molid situat pe un versant nord-vestic, fiind observate extrageri de arbori prin aplicarea lucrărilor silvotehnice specifice (fig. 5.18).
Figura 5.18. Vedere generală asupra suprafeței experimentale de la Casa Laborator – PITM.
În vederea elaborării seriei dendrocronologice s-au prelevat carote de creștere de la un număr de 22 de arbori, câte două probe pentru fiecare arbore. Creșterea radială medie variază între 2,13 mm·an-1 și 4,94 mm·an-1 cu o medie de 3,03±0,65 mm·an-1. Lungimea seriilor individuale variază între 53 ani și 88 ani, cu o medie de 74±8 ani. Perioada de timp acoperită este între 1920 și 2007, cu un număr mai mare de 10 serii după anul 1927 (tabelul 5.5.).
Tabelul 5.5. Parametrii statistici ai seriei dendrocronologice pentru molid – PITM
* STD – serie dendrocronologică standard; RES – serie dendrocronologică reziduală; m – medie aritmetică; std – abaterea standard medie; q25 – q50 –q75 – cuantilele de 25%, 50% și 75%.
Sensibilitatea medie a cronologiilor brute este de 0,19±0,03, scăzând ușor în cazul seriei dendrocronologice la 0,18±0,03. Abaterea standard medie a seriilor de indici de creștere reziduali este de 0,21±0,05. Datorită lungimii relativ scurte a seriilor individuale, autocorelația de ordinul I, scade de la 0,86±0,06 la seria de creștere radială la 0,38±0,14 în cazul seriilor de indici. Spre deosebire de seriile dendrocronologice anterioare se observă existența unei autocorelații semnificative în cazul seriei reziduale.
Corelația dintre cronologiile individuale și seria medie este de 0,60, iar valoarea corelației dintre seriile individuale (rbar) este de 0,31 în cazul valorilor reziduale, respectiv de 0,77 pentru măsurătorile nestandardizate.
Valoarea semnalului populațional comun, cuantificat prin statistica EPS este 0,94. Prima componentă principală explică 43,7% din variabilitatea comună, iar raportul dintre semnal și zgomot este egal cu 14,6.
Seria dendrocronologică elaborată pentru nivelul altitudinal de 1400 m provine dintr-un arboret de productivitate ridicată, relativ tânăr, lățimea inelului anual variind de la 6,5 mm·an-1 în perioada juvenilă la 1,5 mm·an-1 după vârsta de 60 de ani (fig. 5.19.).
Figura 5.19. Dinamica creșterii radiale în raport cu vârsta cambială la molid de la Casa Laborator – PITM (albastru – valori anuale, roșu – valori spline 20 ani).
Dinamica în timp a lățimii medii a inelului anual înregistrează un trend descrescător, ca urmare a creșterii vârstei cambiale (fig. 5.20.). Se remarcă o reducere semnificativă a proceselor de bioacumulare, cuantificată prin lățimea inelului anual, în perioada 1946-1950, pierderea de creștere radială medie fiind de 40%. O altă perioadă caracteristică din punct de vedere auxologic este între anii 1993-2001, când se observă o creștere a lățimii inelului anual, fapt evident mai ales în cazul indicilor de creștere.
Datorită lungimii relativ scurte a cronologiilor individuale nu se observă diferențe între seria de indici standard și cea reziduală. Valori extreme ale indicilor de creștere, cu valori diferite față de medie cu mai mult de două abateri standard, sunt înregistrate numai în anii 1999 și 2001 (pozitive). Valorile negative extreme din anii 1947 și 1948 sunt la limita celor două abateri standard stabilite drept criteriu de selecție.
Figura 5.20. Seria dendrocronologică pentru molid de la Casa Laborator – PITM (A – seria de creștere radială medie: albastru – valori anuale, roșu – valori curbă spline 20 de ani, gri – interval de încredere; B – seria dendrocronologică: albastru – valori indici anuali, roșu – valori curbă spline 20 de ani, gri – interval de încredere; C – comparație serii medii indici de creștere: albastru – serie indici reziduali, verde – serie indici standard; D – distribuția în timp a seriilor individuale; linia punctată negru – limită de semnificație serie dendrocronologică).
Seria dendrocronologică pentru nivelul altitudinal de 1400 m din Masivul Pietrosul Rodnei, sub formă numerică este următoarea:
Cu toate că se află în condiții optime de vegetație pentru molid, numărul anilor caracteristici este semnificativ (fig. 5.21.).
Figura 5.21. Anii caracteristici pentru seria dendrocronologică pentru molid de la Casa Laborator –PITM (gri – procente din serii individuale având anul eveniment, roșu – ani caracteristici pozitivi, albastru – ani caracteristici negativi, verde – seria dendrocronologică).
Anii caracteristici negativi sunt înregistrați în: 1930, 1933, 1940, 1958, 1963, 1971, 1974, 1982, 1985, 1993, iar pozitivi în anii: 1934, 1946, 1950, 1957, 1961, 1966, 1979, 1983, 1987, 1990, 1994, 2001. Anul 1948 este un an eveniment negativ prezent în 48,8% dintre seriile individuale, aflat deci la limita de semnificație pentru a fi considerat an caracteristic. Similar pentru anul 1999, care deși înregistrează un indice de creștere extrem, numărul arborilor care prezintă acest an drept an eveniment este mai mare de 40%, dar nu depășește valoarea limită adoptată prin metodologia de calcul a anilor caracteristici.
Seria dendrocronologică pentru molid de la altitudinea de 1650 m (PITS). Amplasarea ultimei suprafețe dendrocronologice pentru molid din cadrul transectei altitudinale din masivul Pietrosul Rodnei s-a realizat într-un ecosistem natural de molid din zona numită Piatra Neagra (47°36′ N, 24°37′ E). S-a avut în vedere asigurarea unei corespondențe cu seriile dendrocronologice din celelalte văi principale de pe clina nordică a Munților Rodnei, respectiv prelevarea de probe din arbori de la limita superioară a pădurii. Arboretul studiat este situat pe versantul drept tehnic al pârâului Izvorul Alb, pe expoziție nord-vestică, arborii selecționați fiind atât exemplare izolate în rariștea de molid cât și exemplare din pădurea propriu-zisă (fig. 5.22.).
Figura 5.22. Vedere generală asupra suprafeței experimentale de la
Piatra Neagra – PITS.
În vederea realizării seriei dendrocronologice s-au prelevat un număr de 44 de probe de creștere de la 22 de arbori. Creșterea radială medie este egală cu 1,46±0,47 mm·an-1, variind în cazul seriilor individuale între 0,52 mm·an-1 și 2,37 mm·an-1. Lungimea maximă a cronologiilor este de 373 de ani, iar cea minimă de 78 de ani, cu o medie egală cu 172±51 ani. Perioada acoperită având o replicație mai mare de 10 serii este între anii 1810 și 2007, unele cronologii individuale mergând chiar până în anul 1635.
Sensibilitatea medie a seriilor de creștere este cuprinsă între 0,17 și 0,22, cu o medie de 0,20±0,04. În cazul seriei dendrocronologice reziduale aceasta crește la valori medii de 0,25±0,05, cu maxime de 0,41 (tabelul 5.6.). Abaterea standard medie a indicilor de creștere reziduali atinge valori de 0,23±0,10.
Tabelul 5.6. Parametrii statistici ai seriei dendrocronologice pentru molid – PITS
* STD – serie dendrocronologică standard; RES – serie dendrocronologică reziduală; m – medie aritmetică; std – abaterea standard medie; q25 – q50 –q75 – cuantilele de 25%, 50% și 75%.
Autocorelația de ordinul I scade de la 0,81±0,12 în cazul seriilor de creștere radială, la 0,55±0,15 pentru seria de indici standard, fiind nesemnificativă statistic în cazul seriei dendrocronologice reziduale (-0,05±0,06).
Corelația medie dintre cronologiile individuale și seria medie este de 0,60, iar între seriile individuale de 0,36 pentru indicii reziduali, respectiv 0,35 pentru valorile măsurătorilor nestandardizate. Valoarea medie a EPS este de 0,95, fiind mai ridicată în ultimele decenii. Limita de semnificație statistică de 0,85 pentru EPS este realizată după anul 1810. Raportul dintre semnal și zgomot calculat pentru perioada comună optimă 1866-2007 este egal cu 11,8, iar variabilitatea comună explicată de prima componentă principală este de 41,8%. În raport cu vârsta lățimea inelului anual variază exponențial descrescător de la valori medii de 2,5 mm·an-1 la vârste cambiale mici, la 0,9 mm·an-1 la vârsta de 150 de ani, tendința de scădere menținându-se (fig. 5.23.).
Figura 5.23. Dinamica creșterii radiale în raport cu vârsta cambială la molid de la Piatra Neagră – PITS (albastru – valori anuale, roșu – valori spline 20 ani).
Dinamica curbei medii de creștere radială pentru zona Piatra Neagră reflectă o variație specifică unui ecosistem de limită altitudinală superioară cu arbori răzleți și procese concurențiale și modificări de structură reduse (fig. 5.24.).
Excepție face arborele 48 cu vârstă de 373 de ani, caz în care se observă existența unei perioade de aproximativ 100 de ani cu creștere foarte redusă, ca urmare a concurenței puternice existente în spațiul său de vegetație.
Figura 5.24. Seria dendrocronologică pentru molid de la Piatra Neagră – PITS (A – seria de creștere radială medie: albastru – valori anuale, roșu – valori curbă spline 20 de ani, gri – interval de încredere; B – seria dendrocronologică: albastru – valori indici anuali, roșu – valori curbă spline 20 de ani, gri – interval de încredere; C – comparație serii medii indici de creștere: albastru – serie indici reziduali, verde – serie indici standard; D – distribuția în timp a seriilor individuale; linia punctată negru – limită de semnificație serie dendrocronologică).
În formă numerică seria dendrocronologică se prezintă astfel:
Valori extreme ale indicilor de creștere se observă în anii: negativ – 1818, 1823, 1893, 1913, 1947, 1980, respectiv pozitivi – 1822, 1946, 1950, 1975. Anul 1876, an cu valori extreme ale indicilor de creștere, în acest caz se află la limita încadrării în această categorie având o valoare cu 1,95 abateri standard mai mică decât valoare medie, comparativ cu limita stabilită de două abateri standard.
Referitor la anii caracteristici se observă o frecvență mai mare a celor pozitivi comparativ cu anii negativi (fig. 5.25.).
Figura 5.25. Anii caracteristici pentru seria dendrocronologică pentru molid de la Piatra Neagră –PITS (gri – procente din serii individuale având anul eveniment, roșu – ani caracteristici pozitivi, albastru – ani caracteristici negativi, verde – seria dendrocronologică).
Anii caracteristici pozitivi sunt înregistrați în: 1811, 1814, 1822, 1826, 1834, 1841, 1862, 1868, 1881, 1885, 1889, 1892, 1900, 1904, 1911, 1917, 1927, 1931, 1939, 1946, 1957, 1975, 1979, 1983, 1987, 1994, 2001, 2007, respectiv ani caracteristici negativi în: 1913, 1815, 1818, 1832, 1843, 1864, 1867, 1872, 1883, 1887, 1893, 1906, 1913, 1921, 1925, 1929, 1933, 1940, 1943, 1949, 1971, 1974, 1980, 1982, 1985, 1989, 1993 și 2004. Se remarcă două perioade practic lipsite de ani caracteristici: 1845-1860 și 1950-1970.
5.2 Serii dendrocronologice pentru zâmbru
Munții Rodnei reprezintă unul dintre cele două centre din Carpații Orientali în care există ecosisteme forestiere de limită altitudinală superioară cu zâmbru (Pinus cembra). Pentru o analiză comparativă interspecifică a reacției dendroclimatice în condiții de limită s-au elaborat două serii dendrocronologice pentru zâmbru corespunzătoare celor două populații principale din Munții Rodnei: Lala și Pietrosul Rodnei. Pentru zona Bila, Putredu și Gargalău datorită numărului mic de exemplare de zâmbru și a vârstei relativ reduse nu a fost posibilă elaborarea de serii dendrocronologice.
5.2.1. Serie dendrocronologică pentru zâmbru din Valea Lala
Suprafața experimentală pentru zâmbru din Lala este amplasată în același arboret ca și seria pentru molid (47°31′ N, 24°54′ E). Arboretul este reprezentat de un amestec de molid și zâmbru situat la o altitudine medie de 1650 m, pe versant nord-estic (fig. 5.26).
Figura 5.26. Vedere generală și arbore selecționat din suprafața experimentală pentru zâmbru Lala – LALA.
Pentru obținerea unei serii dendrocronologice reprezentative pentru zona de studiu s-au prelevat probe de creștere de la un număr de 27 de arbori, respectiv 54 de carote de creștere. Au fost aleși în principal arborii cei mai bătrâni pentru a se asigura obținerea unei serii dendrocronologice cât mai lungi. Lățimea medie a inelului anual variază între 0,38 mm·an-1 și 2,52 mm·an-1 cu o medie de 1,56±0,52 mm·an-1. Intervalul de timp acoperit de cronologiile individuale este cuprins între 1676 și 2005, cu o replicație mai mare de 10 serii după anul 1785. Vârsta medie a arborilor analizați este de 159±65 ani, cu minim de 88 ani și maxim de 330 ani (tabelul 5.7.).
Tabelul 5.7. Parametrii statistici ai seriei dendrocronologice pentru zâmbru – LALA
* STD – serie dendrocronologică standard; RES – serie dendrocronologică reziduală; m – medie aritmetică; std – abaterea standard medie; q25 – q50 –q75 – cuantilele de 25%, 50% și 75%.
Corelația dintre două inele consecutive, exprimată prin autocorelație de ordinul I este de 0,82±0,10 în cazul seriei de creștere, scăzând la 0,59±0,13 pentru indicii standard, respectiv de -0,01±0,01 în cazul seriei dendrocronologice reziduale. Sensibilitatea medie, indicator al reacției arborilor la variația anuală a condițiilor de mediu, variază între 0,17 și 0,28 cu o medie de 0,22±0,02 în cazul indicilor de creștere reziduali. Valori medii similare (0,18±0,02) sunt observate pentru cronologiile de creștere radială și indicii standard. Expresie tot a sensibilității arborilor la modificarea condițiilor de creștere, abaterea standard medie a indicilor reziduali are valori de 0,21±0,03 în cazul zâmbrului din Lala.
Corelația medie dintre seriile individuale variază de la 0,31 pentru indicii reziduali la 0,25 în cazul indicilor standard, respectiv 0,30 pentru seriile de măsurători. Corelația cronologiilor individuale cu seria dendrocronologică este de 0,55. Valoarea semnalului populațional comun – EPS este superioară 0,85 după anul 1700, fiind în medie de 0,96, valori calculate pentru indicii de creștere reziduali. Variabilitatea comună explicată de prima componentă principală este egală cu 33,8%, iar raportul dintre semnal și zgomot (SNR) de 12,3. Omogenitatea mai redusă a semnalului comun comparativ cu molidul din aceeași stațiune poate fi explicat de caracterul extrem al stațiunii pentru molid.
Analizând curba de variație a lățimii medii a inelului anual în raport cu vârsta cambială se observă existența unei creștere relativ constante (2,2 mm·an-1) în primii 40 de ani (fig. 5.27.). După această vârstă dinamica este descrescătoare stabilizându-se în jurul vârstei de 160 de ani la valori medii ale inelului de 0,6 mm·an-1.
Figura 5.27. Dinamica creșterii radiale în raport cu vârsta cambială la zâmbru de pe Valea Lala – LALA (albastru – valori anuale, roșu – valori spline 20 ani).
Impactul vătămărilor produse de factorii abiotici (zăpadă și vânt) precum și particularitățile dinamicii structurale a ecosistemelor forestiere de limită altitudinală superioară se reflectă în variația curbei de creștere medie (fig. 5.28.). Dacă prima parte a seriei de creștere medie este caracterizată printr-o variație decenală și anual ridicată, urmare a replicației reduse, după anii 1800, creșterea medie are un trend descrescător lent.
Perioade cu modificare pozitivă a ritmului de creștere sunt cele dintre 1875-1895 și 1915-1930, iar de reducere a lățimii inelului anual sunt anii 1814-1824, 1870-1875, 1910-1915. O ușoară creștere a lățimii inelului anual, atât în valori medii cât și ca interval de încredere se remarcă în deceniul 1990.
Figura 5.28. Seria dendrocronologică pentru zâmbru de pe Valea Lala – LALA (A – seria de creștere radială medie: albastru – valori anuale, roșu – valori curbă spline 20 de ani, gri – interval de încredere; B – seria dendrocronologică: albastru – valori indici anuali, roșu – valori curbă spline 20 de ani, gri – interval de încredere; C – comparație serii medii indici de creștere: albastru – serie indici reziduali, verde – serie indici standard; D – distribuția în timp a seriilor individuale; linia punctată negru – limită de semnificație serie dendrocronologică).
Numeric seria dendrocronologică de referință pentru zâmbru din zona Lala are următoarea formă:
Anii 1818, 1876 și 1915 înregistrează cele mai reduse valori ale indicilor de creștere standard. Anii în care indicii de creștere ai seriei dendrocronologice sunt diferiți față de valoarea medie cu mai mult de două abateri standard sunt următorii: negativi – 1786, 1806, 1818, 1827, 1872, 1971, respectiv pozitivi – 1788, 1791, 1814, 1868, 1892, 1970.
Frecvența anilor caracteristici calculați conform metodologiei adoptate în prezenta carte este comparabilă pentru cei negativi și pozitivi (fig. 5.29.). Astfel au fost identificați un număr de 27 ani caracteristici negativi: 1786, 1789, 1795, 1799, 1806, 1809, 1818, 1827, 1836, 1841, 1847, 1855, 1872, 1882, 1886, 1900, 1903, 1915, 1934, 1948, 1955, 1960, 1965, 1971, 1980, 1993 și 2003.
Figura 5.29. Anii caracteristici pentru seria dendrocronologică pentru zâmbru de pe Valea Lala –LALA (gri – procente din serii individuale având anul eveniment, roșu – ani caracteristici pozitivi, albastru – ani caracteristici negativi, verde – seria dendrocronologică).
Anii caracteristici pozitivi, în număr de 27, au fost calculați pentru: 1785, 1788, 1791, 1797, 1807, 1814, 1826, 1830, 1833, 1842, 1849, 1860, 1868, 1870, 1877, 1892, 1901, 1930, 1936, 1939, 1946, 1959, 1963, 1967, 1970, 1984 și 1991.
5.2.2. Serie dendrocronologică pentru zâmbru din Pietrosul Rodnei
Populația din Pietrosul Rodnei constituie al doilea nucleu de zâmbru din Carpații Orientali. O mare parte din populația inițială a fost exploatată în perioada 1940-1950, puținele exemplare rămase fiind localizare în principal în căldarea Zănoaga (fig. 5.30.).
Figura 5.30. Arbori selecționați în suprafața experimentală pentru zâmbru Pietrosul Rodnei – PTRA.
Prelevarea probelor de creștere s-a realizat în două etape: un prim set de date s-a cules în primăvara anului 2004 (44 carote de la 22 de arbori) din căldarea Zănoaga, un al doilea set de probe fiind prelevate în anul 2008 de pe versantul drept al văii Pietroasa (20 carote de la 10 arbori). În urma prelucrării probelor de creștere s-a eliminat din analiză o carotă de la arborele 13, ca urmare a lipsei unor părți din probă.
Arborii din căldarea Zănoaga sunt relativ tineri (110-130 ani) comparativ cu cei din zona văii Pietroasa (200-220 de ani). Lungimea totală medie a seriei dendrocronologice este de 149±61 de ani, cu valori maxime de 412 ani (tabelul 5.8.). Perioada de timp acoperită de seria de indici de creștere este între 1597 și 2008, cu un număr de cronologii individuale mai mare de 10 după anul 1796.
Tabelul 5.8. Parametrii statistici ai seriei dendrocronologice pentru zâmbru – PTRA
* STD – serie dendrocronologică standard; RES – serie dendrocronologică reziduală; m – medie aritmetică; std – abaterea standard medie; q25 – q50 –q75 – cuantilele de 25%, 50% și 75%.
Creșterea radială medie variază între 0,38 mm·an-1 și 3,06 mm·an-1, cu o medie de 1,36±0,53 mm·an-1. Sensibilitatea medie este de 0,19±0,03 în cazul cronologiilor de creștere, crescând la 0,24 (maxim 0,31) în cazul indicilor de creștere reziduali. Autocorelația de ordinul I scade de la 0,77±0,08 pentru lățimea inelului anual la 0,57±0,12 în cazul indicilor de creștere standard, fiind nesemnificativă pentru seria dendrocronologică reziduală (-0,01±0,01). Abaterea standard medie a seriilor de indici de creștere este de 0,22±0,03.
Corelația dintre seriile individuale și cronologia medie este de 0,52, iar între seriile individuale de indici de creștere de 0,27. Statistica EPS este semnificativă după anul 1800, având o valoare medie de 0,92. Varianța explicată de prima componentă principală este de 32,2%, iar raportul dintre semnal și zgomot este egal cu 10,9.
Variația lățimii medii a inelului anual în raport cu vârsta cambială are un trend descrescător, dar cu o pantă mult mai redusă comparativ cu molidul din aceiași zonă. În timpul primului deceniul de vegetație, creșterea radială medie scade abrupt de la 2,0 mm·an-1 la 1,5 mm·an-1 (fig. 5.31.).
Figura 5.31. Dinamica creșterii radiale în raport cu vârsta cambială la zâmbru din Pietrosul Rodnei – PTRA (albastru – valori anuale, roșu – valori spline 20 ani).
Descreșterea lățimii inelului anual se menține până la vârsta de 150 de ani (0,6 mm·an-1), observându-se o creștere după această vârstă. Această modificare a ritmului de creștere radială trebuie însă privită cu rezerva dată de numărul redus de probe având vârste cambiale mai mari de 150 de ani. Dinamica temporală a curbei de creștere medie evidențiază o serie de particularități specifice: o creștere constantă a lățimii inelului anual în perioada 1800-1900, urmată de o scădere până în deceniul 1980. În ultima perioadă, după anul 1990, se remarcă o intensificarea a proceselor de bioacumulare, cuantificate prin lățimea inelului anual, trend crescător evidențiat mai ales în cazul indicilor de creștere (fig. 5.32.).
Perioade cu reduceri semnificative ale creșterii radiale, respectiv a indicilor de creștere, se înregistrează în deceniile: 1870-1880, 1910-1920, 1940-1950. Indici reziduali cu valori mai mici față de medie cu mai mult de două abateri standard se observă în anii: 1806, 1808, 1818, 1876, 1913, 1971, 1980. Spre deosebire de alte serii dendrocronologice elaborate, în acest caz nu s-au identificat ani cu valori ale indicilor de creștere mai mari față de medie cu mai mult de două abateri standard.
Analiza comparativă dintre seria de indici de creștere standard și cea reziduală relevă diferențe în cazul valorilor extreme, precum și în perioada 1810-1830, valorile standard fiind mai reduse. Aceste diferențe rezultă din eliminarea autocorelației existente în cronologia standard.
Figura 5.32. Seria dendrocronologică pentru zâmbru din Pietrosul Rodnei – PTRA (A – seria de creștere radială medie: albastru – valori anuale, roșu – valori curbă spline 20 de ani, gri – interval de încredere; B – seria dendrocronologică: albastru – valori indici anuali, roșu – valori curbă spline 20 de ani, gri – interval de încredere; C – comparație serii medii indici de creștere: albastru – serie indici reziduali, verde – serie indici standard; D – distribuția în timp a seriilor individuale; linia punctată negru – limită de semnificație serie dendrocronologică).
Forma numerică a seriei dendrocronologice pentru zâmbru din Pietrosul Rodnei se prezintă astfel:
Anii caracteristici negativi calculați pentru seria dendrocronologică din Pietrosul Rodnei pentru zâmbru sunt observați în: 1806, 1813, 1818, 1827, 1832, 1837, 1843, 1864, 1876, 1890, 1896, 1902, 1913, 1923, 1934, 1948, 1949, 1960, 1971, 1974, 1980, 1985, 1993, 2005. Valori pozitive ale anilor caracteristici s-au identificat în anii: 1797, 1805, 1814, 1822, 1849, 1862, 1870, 1873, 1892, 1904, 1917, 1936, 1939, 1946, 1967, 1970, 1976, 1979, 1983, 2004 și 2008 (fig. 5.33.).
Figura 5.33. Anii caracteristici pentru seria dendrocronologică pentru zâmbru din Pietrosul Rodnei –PTRA (gri – procente din serii individuale având anul eveniment, roșu – ani caracteristici pozitivi, albastru – ani caracteristici negativi, verde – seria dendrocronologică).
Existența unor arbori cu vârste de peste 400 de ani, precum a lemnului subfosil observat în unele zone, constituie elemente favorabile extinderii seriei dendrocronologice pentru zâmbru din Munții Rodnei pentru ultima jumătate de mileniu.
5.3. Serii dendrocronologice pentru jneapăn
Jneapănul (Pinus mugo) reprezintă elementul dominant al zonei alpine și subalpine din Munții Rodnei. Elaborarea seriilor dendrocronologice pentru această specie este dificilă, atât caracterului restrictiv privind prelevarea de rondele, cât și a deformațiilor de creștere specifice speciei. Studiul dendrocronologic pentru jneapăn pe carote de creștere este dificil atât din punct de vedere al prelevării probelor, cât mai ales a prezenței într-o proporție foarte mare a creșterilor excentrice, care denaturează inelele anuale normale. Studii preliminare privind dendroecologia jneapănului au fost efectuate în Munții Maramureșului (1 exemplar) de Soran et al. (1978) și Retezat (11 rondele) de Soran et al. (1985).
Pentru elaborarea unei serii dendrocronologice pentru jneapăn reprezentativă pentru zona Munților Rodnei s-au prelevat rondele de la un număr de 18 exemplare din zona Lala (fig. 5.34.). Ținând cont de variabilitatea foarte mare a lățimii inelului anual la nivelul probelor de creștere, datorită fenomenelor de excentricitate variabilă, s-au măsurat un număr de patru raze dispuse simetric. Măsurătorile pe rază au fost verificate și interdatate obținându-se prin medie o serie individuală pentru fiecare exemplar.
Figura 5.34. Vedere generală asupra suprafeței experimentale pentru jneapăn din Lala – LALC.
Zona de studiu a fost aleasă în apropierea suprafeței experimentale pentru zâmbru și molid din Valea Lala pentru a se asigura comparabilitatea datelor între diferite specii (47°31′ N, 24°54′ E) la o altitudine de 1700-1750 m.
Seria dendrocronologică acoperă perioada 1862- 2005, cu o replicație semnificativă după anul 1898 (> 5 exemplare). Vârsta exemplarelor de jneapăn analizate variază între 33 și 144 de ani cu o medie de 87±28 ani (tabelul 5.9.).
Tabelul 5.9. Parametrii statistici ai seriei dendrocronologice pentru jneapăn din Lala – LALC
* STD – serie dendrocronologică standard; RES – serie dendrocronologică reziduală; m – medie aritmetică; std – abaterea standard medie; q25 – q50 –q75 – cuantilele de 25%, 50% și 75%.
Creșterea radială medie este de 0,93±0,59 mm·an-1 având o variabilitate ridicată. Sensibilitatea medie a cronologiilor individuale crește de la 0,19±0,04 pentru valorile măsurătorilor la 0,23±0,06 în cazul indicilor de creștere reziduali, cu maxime de 0,43 în cazul exemplarului numărul 18.
Autocorelația medie de ordinul întâi este de 0,83±0,09 pentru seriile de creștere radială, respectiv de 0,56±0,14 la indici standard. Prin modelare autoregresivă indicii de creștere reziduali au o autocorelație nesemnificativă statistic (0,01±0,10).
Particularitățile de creștere ale jneapănului se reflectă și în dinamica creșterii radiale în timp sau în raport cu vârsta cambială (fig. 5.35.).
Figura 5.35. Dinamica creșterii radiale în raport cu vârsta cambială la jneapăn din Lala – LALC (albastru – valori anuale, roșu – valori spline 20 ani).
Până la vârsta de 50 de ani creșterea radială medie se menține relativ constantă în jurul valorii de 0,8-0,9 mm·an-1, înregistrând un trend descrescător după această vârstă la valori de 0,2 mm·an-1. Temporal se observă o variabilitate ridicată a creșterii radiale, intervalul de încredere aferent curbei medii menținându-se la valori semnificative (fig. 5.36.). După anul 1980 se constată o creștere semnificativă a abaterii standard asociate curbei de creștere, ca urmare a excentricității puternice vizibile mai ales în treimea exterioară a rondelelor de creștere, coroborată cu o lățime semnificativ mai mică a inelului anual.
Din punct de vedere al indicilor de creștere se remarcă perioada 1970-1980 caracterizată de valori foarte reduse a indicilor de creștere. Această perioadă de declin auxologic are determinări multiple, atât climatice cât și ca urmare a influențelor antropice. Cronologia standard prezintă valori extreme mai evidente comparativ cu seria reziduală.
Valori ale indicilor de creștere diferite față de valoarea medie cu mai mult de două abateri standard se constată în anii: negative – 1940, 1973, 1975, respectiv pozitive – 1931 și 2004.
Figura 5.36. Seria dendrocronologică pentru jneapăn din Lala – LALC (A – seria de creștere radială medie: albastru – valori anuale, roșu – valori curbă spline 20 de ani, gri – interval de încredere; B – seria dendrocronologică: albastru – valori indici anuali, roșu – valori curbă spline 20 de ani, gri – interval de încredere; C – comparație serii medii indici de creștere: albastru – serie indici reziduali, verde – serie indici standard; D – distribuția în timp a seriilor individuale; linia punctată negru – limită de semnificație serie dendrocronologică).
Seria dendrocronologică are următoarea formă numerică:
Datorită variabilității ridicate a seriilor individuale numărul anilor caracteristici identificați este redus, fiind stabiliți doi ani negativi (1934 și 1948), respectiv 2 ani caracteristici pozitivi (1939 și 2004) (fig. 5.37.).
Figura 5.37. Anii caracteristici pentru seria dendrocronologică pentru jneapăn din Lala –LALC (gri – procente din serii individuale având anul eveniment, roșu – ani caracteristici pozitivi, albastru – ani caracteristici negativi, verde – seria dendrocronologică).
Creșterea omogenității seriilor dendrocronologice pentru jneapăn necesită, pe de o parte o mărire a numărului de exemplare analizate, iar pe de altă parte extinderea analizelor dendrocronologice la diferite segmente de pe trunchi.
5.4. Analiza comparativă a seriilor dendrocronologice elaborate
Studiile dendrocronologice realizate pe rețele de serii de indici de creștere permit analize detaliate privind variabilitatea spațială a informațiilor stocate în inelele anuale. Studiul modului de variație spațială a seriilor dendrocronologice s-a realizat apelând atât la metode clasice cum este comparația grafică a seriilor cât și la metode statistice (analiza corelației, metoda componentelor principale, clasificarea ierarhică).
Sintetic parametrii statistici ai seriilor dendrocronologice elaborate pentru clina nordică a Munților Rodnei sunt prezentați în tabelul 5.10.
Tabelul 5.10. Parametrii statistici ai seriilor dendrocronologice de pe clina nordică a Munților Rodnei
Seriile dendrocronologice elaborate sunt semnificative statistic, în medie pentru o perioadă de 160-200 de ani, excepție făcând cele pentru molid din Pietrosul Rodnei (nivelul altitudinal 1400 m și 1200 m) și pentru jneapăn. Creșterea radială medie este mai redusă la zâmbru comparativ cu molidul din zona de limită altitudinală superioară, valorile minime înregistrându-se în cazul jneapănului. Influența altitudinii asupra creșterii radiale medii este evidentă în cazul seriilor de molid din Pietrosul Rodnei. Seriile dendrocronologice elaborate sunt comparabile în raport cu nivelul autocorelației de ordinul I și a abaterii standard medii a seriilor de indici reziduali.
În ceea ce privește nivelul sensibilității nu se observă diferențe semnificative statistic, fiind ușor mai ridicate în cazul molidului. În general, molidul are o omogenitate mai mare a semnalului populațional comun, cuantificat prin varianța explicată de prima componentă principală, comparativ cu zâmbru.
Compararea grafică a seriilor dendrocronologice evidențiază existența unui semnal comun generat de climatul macroregional. Indiferent de specie sau poziție altitudinală, dinamica generală a indicilor de creștere este similară, fiind legată de variația climatului regional (fig. 5.38., 5.39.).
Figura. 5.38. Seriile dendrocronologice de pe clina nordică a Munților Rodnei.
Figura 5.39. Seriile dendrocronologice de pe clina nordică a Munților Rodnei (detaliu 1900-2008).
Astfel, se constată faptul potrivit căruia reacția la modificări majore ale regimului climatic este identică, ceea ce variază fiind intensitatea reacției. Un exemplu elocvent este dat de reducerea semnificativă a lățimii inelului anual în perioada 1947-1949, indiferent de specie sau topografie. Totuși se observă o diferențiere sub raportul intensității, jneapănul și zâmbru reacționând mai puțin comparativ cu molidul. La variații climatice de intensitate medie, cum este anul 1982, reacția arborilor (cuantificată prin indici de creștere) este identică, atât sub raportul direcției de variație cât și a intensității. De asemenea, tendința de accelerare a proceselor auxologice în perioada 1993-2000 este prezentă la toate seriile dendrocronologice. După anul 2001 seriile dendrocronologice înregistrează o revenire a creșteri radiale la valorile medii anterioare anului 1990, tendința de accelerare a proceselor de bioacumulare fiind periodică. Se remarcă totuși o dinamică particulară a seriei dendrocronologice pentru jneapăn, caracterizată printr-un mers similar în anumite perioade cu restul seriilor, dar și o variație specifică în alte perioade.
Aceste observații grafice sunt cuantificate statistic prin intermediul coeficientului de corelație, respectiv coeficientul de concordanță (tabelul 5.11., fig. 5.40.). Corelațiile dintre seriile dendrocronologice, cu excepția celei de jneapăn, sunt semnificative din punct de vedere statistic, variind între 0,40 și 0,88. Seria de jneapăn este slab corelată cu restul seriilor dendrocronologice, cea mai mare valoare pozitivă fiind cu seria de molid din aceeași zonă.
Tabelul 5.11. Coeficienții de corelație și concordanță dintre seriile dendrocronologice din Munții Rodnei
În cazul aceleași specii se înregistrează corelații de 0,64 (zâmbru) și 0,5-0,8 în cazul molidului. Pentru molid se remarcă o diferențiere a intensității legăturii corelative între suprafețele localizate la limita altitudinală a pădurii și cele de la altitudini medii. De asemenea corelațiile dintre seriile de molid din cadrul aceluiași masiv (Ineu și Pietrosul Rodnei) sunt mai ridicate decât între masive. Aceste corelații sunt explicate de influențele climatice comune, specifice unei anumite regiuni.
Coeficientul de concordanță, similar testului semnelor, cuantifică reacția similară la variații ale factorilor de mediu. Valori maxime se observă între seriile de molid localizate la limita altitudinală a pădurii indiferent de poziția pe clina nordică a Munților Rodnei (0,83-0,85). Valori reduse ale similitudinii de variație sunt între seria de indici de jneapăn și celelalte serii dendrocronologice. Între seriile din cadrul aceluiași masiv valorile coeficientului de concordanță variază între 0,7 și 0,8.
Forma câmpurilor de corelație dintre seriile dendrocronologice permite identificarea a trei zone omogene puternic corelate între ele: zona seriilor de molid și zâmbru din masivul Ineu (LALB, BILA, PUTA, LALA), seriile de molid și zâmbru de la limita superioară a pădurii din masivul Pietrosul Rodnei și seriile de molid de la altitudinea de 1400 m și 1200 m.
Figura 5.40. Câmpurile de corelație dintre seriile dendrocronologice din Munții Rodnei.
Această separare vizuală a fost testată statistic prin aplicarea metodei analizei în componente principale. Prin aplicarea acestei metode statistice s-a redus numărul de variabile la două componente principale care explică majoritatea variabilității. Prin proiecția seriilor dendrocronologice în planul celor două componente principale se pot identifica grupuri de serii de indici cu comportament similar. Analiza s-a derulat având în vedere atât seriile de indici de creștere, cât și coeficienții de corelație, respectiv funcțiile de răspuns. Calculul statistic s-a realizat la nivel regional, incluzând toate speciile, cât și la nivel intraspecific. Distribuția seriilor dendrocronologice în planul primelor două componente principale, având drept variabile indicii de creștere este redată în figura 5.41.
Figura 5.40. Analiza în componente principale a seriilor dendrocronologice din Munții Rodnei având drept variabile indicii de creștere.
În cazul analizei globale pentru toată rețeaua de serii dendrocronologice din Munții Rodnei se observă o diferențiere clară a seriei de indici de creștere pentru jneapăn. De asemenea se formează două grupuri diferențiate pe criteriu altitudinal, separând zâmbrul și molidul de altitudine față de cel de la altitudini medii. Eliminând din analiză jneapănul se obține o distribuție a seriilor atât pe criteriul speciei (separarea zâmbrului de molid) cât și altitudinal. Distribuția seriilor de molid în planul celor două componente principale, în cazul analizei intraspecifice, urmează identic distribuția spațială a acestora pe clina nordică a Munților Rodnei pe direcția est-vest. Variabilitatea explicată de prima componentă principală, asimilată cu semnalul climatic comun, crește progresiv de la 58% la 73%, odată cu trecerea de la nivel interspecific la analiza pentru o singură specie. Varianța explicată de cea de-a doua componentă principală rămâne relativ constantă în jurul valorii de 12%.
Acest tip de grupare spațială este confirmat și de analiza statistică prin clasificare ierarhică superioară (fig. 5.41.).
Figura 5.41. Clasificarea ierarhică a seriilor dendrocronologice din Munții Rodnei.
Modul de grupare a seriilor dendrocronologice în cazul indicilor de creștere se realizează după criteriul speciei și a zonei geografice. Prin analiza statistică a variabilității spațiale a seriilor dendrocronologice din Munții Rodnei s-au putut identifica trei grupuri: serii de molid din masivul Pietrosul Rodnei, serii de molid din zona estică a munților Rodnei și serii de zâmbru grupate indiferent de localizarea spațială.
Analiza statistică comparativă efectuată permite elaborarea a două serii dendrocronologice de referință pentru zâmbru și molid de la limita superioară de vegetație de pe clina nordică a Munților Rodnei. Aceste serii dendrocronologice s-au obținut prin integrarea seriilor din Lala și Pietrosul Rodnei în cazul zâmbrului (LALA și PTRA), respectiv din Lala, Bila, Putredu și Pietrosul Rodnei de la 1650 m pentru molid (LALB, BILA, PUTA și PITS) (fig. 5.42.).
Referitor la semnalul de înaltă frecvență, respectiv variabilitatea anuală, dinamica celor două serii dendrocronologice este relativ similară cu unele diferențe la nivelul anilor extremi. Molidul, în general, înregistrează în aceste cazuri diferențe față de valoarea medie a indicilor de creștere mai mari comparativ cu zâmbru (1989, 1980, 1979, 1975,1947, 1913, 1893, 1876 etc.). Analizând din punct de vedere al semnalului de medie frecvență dinamica este variabilă, alternând perioade cu comportament similar cu cele având indici decadali opuși valoric.
Corelația medie dintre cele două serii dendrocronologice de referință este de 0,50 (1770-2008). Calculat pe perioade mobile de 30 de ani reflectă prezența unor decenii cu dinamică independentă a indicilor de creștere pentru molid și zâmbru. Astfel, între 1830 și 1870 corelația dintre molid și zâmbru scade, având valori nesemnificative statistic între 1850 și 1870. O altă perioadă de reducere a corelației dintre cele două serii de indici de creștere se observă în deceniul 1900-1910. Valorile maxime ale concordanței dintre molid și zâmbru sunt înregistrate după anul 1950.
Coeficientul mediu de concordanță între seria dendrocronologică pentru zâmbru cu cea de molid din Munții Rodnei este de 0,70, cu valori minime între anii 1850-1870 .
Lanțul carpatic constituie un element principal al zonei montane din Europa și din aceste considerente am considerat util compararea seriilor dendrocronologice de referință pentru zâmbru și molid elaborate pentru Munții Rodnei cu cronologii similare din Alpi. În acest scop s-a consultat baza de date ITRDB (NOAA/NCDC, 2010) și baza de date dendrocronologice DENDRODATABASE (Schmatz et al., 2001). Din aceste baze de date s-a extras câte o serie dendrocronologică pentru fiecare specie utilizând drept criterii de selecție intervalul comun cât mai mare cu seriile din Munții Rodnei și un nivel altitudinal relativ comparabil. Datele brute privind măsurătorile extrase din baza de date au fost transformate în serii de indici de creștere aplicând metodologia adoptată în lucrare. Pentru zâmbru s-a ales seria dendrocronologică din Alpii Elvețieni din regiunea Caschlera (46°35′ N, 09°24′ E) de la o altitudine de 2000 m. Seria dendrocronologică pentru molid este din zona Val Tuors (Alpii Elvețieni) (46°38′ N, 09°46′ E) de la altitudine de 1535 m (NOAA/NCDC, 2010).
Figura 5.42. Serii dendrocronologice de referință pentru zâmbru și molid din Munții Rodnei (A – valori anuale; B – valori decadale spline de 20 de ani; C – coeficientul de corelație și coeficient de concordanță calculate pe perioade mobile de 30 de ani).
Corelația dintre seria de indici de creștere pentru zâmbru din Rodna și Alpi este de 0,30, iar pentru molid de 0,57. Coeficientul de concordanță mediu are valori similare atât pentru zâmbru cât și pentru molid (0,60) (fig. 5.43., 5.44.). Dinamica seriilor de indici de creștere este relativ similară între cele două regiuni analizate, având variații similare mai ales în cazul anilor extremi. La nivel decadal concordanța dintre cele două curbe de variație este mult mai mare în cazul zâmbrului față de molid.
Figura 5.43. Analiza comparativă între seriile dendrocronologice pentru molid din Munții Rodnei și Alpi (A – valori anuale; B – valori decadale spline de 20 de ani; C – coeficientul de corelație și coeficient de concordanță calculate pe perioade mobile de 30 de ani).
Figura 5.44. Analiza comparativă între seriile dendrocronologice pentru zâmbru din Munții Rodnei și Alpi (A – valori anuale; B – valori decadale spline de 20 de ani; C – coeficientul de corelație și coeficient de concordanță calculate pe perioade mobile de 30 de ani).
Această similaritate regională variază în timp, fapt reflectat de coeficienții de corelație și concordanță calculați pe ferestre temporale mobile de 30 de ani. În cazul zâmbrului corelația este relativ constantă, excepție făcând perioada 1860-1900 caracterizată de valori negative, indicând o variație opusă a indicilor de creștere. În cazul molidului variația diferită a indicilor de creștere se remarcă după anul 1850 până în 1910. Scăderea corelației dintre cele două serii este bruscă.
În concluzie seriile dendrocronologice pentru zâmbru și molid elaborate pentru clina nordică a Munților Rodnei încorporează atât un semnal climat general specific emisferei nordice, peste care se suprapune influența zonei carpatice, respectiv a microclimatului specific zonei nordice a Carpaților Orientali.
6. Relația dintre creșterea radială și factorii meteorologici în Munții Rodnei
6.1 Variația semnalului climatic în raport cu specia
Actualele schimbări climatice globale suscită aprinse discuții atât la nivel științific cât și politic (IPCC, 2007). Cunoașterea modului de reacție și adaptare a speciilor forestiere la modificările climatice reprezintă o provocare pentru cercetarea forestieră. Cuantificarea sensibilității climatice a arborilor necesită o abordare interdisciplinară și integrată.
Variația creșterii radiale a arborilor poate fi corelată cu dinamica unuia sau a mai multor parametrii climatici cunoscuți ca fiind determinanți ai proceselor de creștere. În acest caz este posibilă găsirea unei relații statistice între creștere și factorii de mediu care poate fi utilizată la deducerea sau reconstrucția variațiilor trecute ale parametrilor climatici în baza variaților parametrilor inelului anual. Lățimea inelului anual al arborelui variază de la an la an într-o manieră mai mult sau mai puțin regulată, o mare parte din această variabilitate fiind datorată condițiilor climatice particulare anterioare și actuale ale perioadei de creștere activă. Gradul de relație dintre inelul anual și parametrii climatici depinde de amplitudinea ecologică a speciei, proximitatea de condiții climatice extreme, amplitudinea de variabilitate a factorilor care influențează creșterea. Variația caracteristicelor inelului anual poate fi corelată cu variația unuia sau mai multor factori de mediu cu influență asupra proceselor biologice care conduc la formarea inelului anual. Reacția arborilor la variațiile climatului general sau regional variază în raport cu plasticitatea speciei și particularitățile ecologice ale acesteia. Astfel, pentru aceeași specie, în cadrul arealului său de distribuție se constată o schimbarea a răspunsului dendroclimatologic în raport cu factorul climatic limitativ.
Rețelele dendroclimatologice reprezintă suportul analizei variabilității spațio-temporale a climatului, oferind informații esențiale privind modificările climatice (Fritts, 1976, 1991; Schweinbruber, 1985, 1988). Ecosistemele forestiere de limită, puțin perturbate antropic prin extrageri de lemn, reprezintă o oportunitate pentru cuantificarea relației dintre creșterea radială și variația parametrilor meteorologici, atât sub raportul legăturii statistice cât și a stabilității temporale a acesteia. Principiul dendrocronologic al factorilor limitativi, derivat din legea biologică a factorilor limitativi, pornește de la ipoteza potrivit căreia intensitatea unui proces biologic (ex. creșterea radială) este limitată de intensitatea factorului de mediu cel mai restrictiv. Vegetând în condiții extreme specifice zonei montane superioare, regimul termic reprezintă unul dintre principalii factori limitativi pentru procesul de bioacumulare.
Una dintre componentele de bază a teoriei schimbărilor climatice actuale este reprezentată de încălzirea globală, respectiv de creșterea temperaturii medii pentru diferite regiuni ale globului, dar și la nivel planetar. Pentru evaluarea impactului acestor modificări termice, ecosistemele forestiere de la limita superioară a vegetației oferă informațiile cele mai pertinente în condițiile spațiului carpatin. Acest demers se bazează pe acțiunea limitativă a regimului termic asupra proceselor fiziologice de bioacumulare în pădurea de limită altitudinală superioară (Fritts, 1976; Popa, 2004).
Prezentul capitol abordează problematica legăturii statistice corelative dintre factorii meteorologici (regim termic și pluviometric) și procesele de creștere radială, exprimate prin indici de creștere, atât ca intensitate și semnificație a relației cât și sub raportul stabilității temporale.
Cercetările complexe de fiziologie a creșterii au arătat că rareori procesul de formare a inelului anual este determinat de un singur factor limitativ, variația caracteristicilor inelului anual fiind rezultanta acțiunii conjugate și integrate a mai multor factori de mediu (Pallardy și Kozlowski, 2008). Bineînțeles, unul dintre factorii de mediu limitativi este predominant, dar și acțiunea acestuia variază în cursul anului, atât ca intensitate cât și ca importanță. Cel mai bine relația creștere – climat este reprezentată de un sistem complex cu diferite variabile incluse într-o relație funcțională. Abordarea logică a procesului de calibrare constă în includerea tuturor parametrilor climatici ca explicativi ai creșterii, și utilizarea unor tehnici statistice specifice în stabilirea importanței fiecărei variabile. În cazul prezentului studiu, pentru cuantificarea gradului de influență a parametrilor climatici asupra creșterii radiale, s-a ales o abordare multiplă aplicându-se atât metoda clasică de analiză a corelației cât și modelul statistic al funcțiilor de răspuns.
Analiza corelației dintre seria dendrocronologică și parametrii meteorologici s-a realizat atât pentru valori lunare individuale (din luna iunie anul precedent formării inelului anual până în luna august anul formării inelului) cât și pentru valori sezoniere: pON (precedent octombrie – precedent noiembrie) și II (curent iunie – curent iulie).
Pentru cuantificarea unui model climatic explicativ al procesului de creștere radială s-au aplicat două metode: metoda regresiei multiple în trepte și metoda funcțiilor de răspuns, realizându-se o analiză comparativă a acestora.
6.1.1 Analiza sensibilității climatice pentru zâmbru
Au fost elaborate două serii dendrocronologice pentru zâmbru: una în zona Lala și cea de-a doua în zona Pietrosul Rodnei. Seria dendrocronologică pentru zâmbru din zona Lala este localizată pe versantul nordic al văii Lala, la o altitudine de 1600-1650 m. Analiza corelației dintre indicii de creștere și parametrii meteorologici evidențiază un răspuns dendroclimatic specific ecosistemelor de limită altitudinală superioară (fig. 6.1.).
Figura. 6.1. Corelația dintre factorii meteorologici și indici de creștere pentru zâmbru (LALA) din zona Lala.
Se constată existența unei corelații pozitive cu regimul termic din anul curent formării inelului anual. Semnificative din punct de vedere statistic sunt temperaturile medii din luna iulie (0,29).
De asemenea, se remarcă un răspuns pozitiv și semnificativ statistic la temperaturile din toamna precedentă formării inelului anual (octombrie și noiembrie (0,31)). Referitor la temperaturile medii minime și maxime reacția pozitivă a zâmbrului este evidentă, observându-se o influență mai puternică a temperaturii minime. La nivel sezonier sunt semnificative statistic temperaturile din sezonul de vegetație (iunie-iulie: 0,29) și din toamna precedentă (octombrie – noiembrie: 036).
În ceea ce privește regimul pluviometric, acesta se corelează pozitiv cu lățimea inelului anual în cazul lunilor aprilie-mai, și negativ în cazul lunii octombrie anul precedent formării inelului anual, însă intensitatea corelației este redusă și nesemnificativă din punct de vedere statistic.
Prin aplicarea metodei de analiză a funcțiilor de răspuns prin intermediul cărora s-a redus nivelul autocorelației existentă între parametrii meteorologici se confirmă influența pozitivă și semnificativă statistic a temperaturilor din luna iulie, respectiv noiembrie (toamna precedentă) cât și influența pozitivă și semnificativă a precipitațiilor din luna aprilie-mai (fig. 6.2.).
Figura. 6.2. Funcțiile de răspuns pentru zâmbru (LALA) din zona Lala.
Elaborarea unui model climatic al creșterii radiale prin metoda regresiei multiple în trepte a condus la următoarea ecuație de regresie:
Prin aplicarea modelului climatic derivat din funcțiile de răspuns, care include influența tuturor factorilor meteorologici analizați (regim termic și pluviometric lunar) dinamica valorilor reziduale este similară cu cea obținută prin modelul regresiv, observându-se totuși o creștere a variabilității explicate (R2=0.39) (fig. 6.3.).
Figura. 6.3. Modelarea climatică a seriilor de indici de creștere pentru zâmbru (LALA) din zona Lala (A: model regresiv multiplu în trepte; B: model funcții de răspuns).
Distribuția erorilor de estimare a indicilor de creștere prin modelele climatice implementate este similară în cazul zâmbrului din zona Lala. Astfel se remarcă perioadele 1913-1919 și 1953-1957 în care modelul supraestimează indicii de creștere, respectiv 1973-1980 și 1995-2000 caz în care avem o subestimare a creșterii radiale. În rest distribuția erorilor este aleatoare și rămâne în limite acceptabile statistic. Așadar procesul de formare a inelului anual în cazul zâmbrului din Valea Lala este limitat semnificativ statistic de regimul termic din toamna precedentă, respectiv iulie anul formării inelului anual.
Seria dendrocronologică pentru zâmbru din zona Pietrosul Rodnei provine din arbori localizați preponderent în căldarea Zănoaga Mare la o altitudine medie de 1650 m. Analiza corelației dintre parametrii meteorologici și indicii de creștere evidențiază o sensibilitate climatică similară cu cea a seriei precedente, cu ușoare variații ale intensității corelației (fig. 6.4.).
Figura. 6.4. Corelația dintre factorii meteorologici și indici de creștere pentru zâmbru (PTRA) din zona Pietrosul Rodnei.
Regimul termic, atât sub raport al mediei cât și ale valorilor minime și maxime, reprezintă principalul factor limitativ al proceselor de creștere radială pentru zâmbru din zona Pietrosul Rodnei. Temperatura medie de la începutul repausului vegetativ (octombrie (0,31) și noiembrie (0,26) anul precedent) și din timpul sezonului de vegetație curent (iunie (0,28) și iulie (0,35)) este corelată pozitiv și semnificativ statistic cu indicii de creștere. Intensitatea corelației se menține și în cazul temperaturilor medii maxime și minime, fiind mai ridicată în cazul analizei la nivel sezonier (pON – 0,36 și II – 0,37). Precipitațiile din luna iunie sunt corelate negativ cu creșterea radială, fiind la limita de semnificație statistică (-0,24). Această corelație negativă poate fi interpretată mai puțin ca un efect negativ al precipitațiilor asupra proceselor biologice în pădurea de limită altitudinală superioară, ci mai ales datorită autocorelației dintre temperatură și regimul pluviometric al lunii iunie (-0,52).
Eliminarea influenței autocorelației dintre factorii meteorologici se realizează prin analiza dendroclimatologică prin intermediul funcțiilor de răspuns (fig. 6.5.). Astfel semnificative din punct de vedere statistic sunt temperaturile medii din luna noiembrie și octombrie anul precedent formării inelului anual și cea din luna iulie sezonul de vegetație curent. Analiza statistică a funcțiilor de răspuns evidențiază un semnal pozitiv și semnificativ statistic al regimului pluviometric din luna iulie anul precedent.
Figura 6.5. Funcțiile de răspuns pentru zâmbru (PTRA) din zona Pietrosul Rodnei.
Modelul climatic estimat prin regresia multiplă în trepte include temperaturile medii din luna octombrie, noiembrie anul precedent și iulie anul curent formării inelului anual:
Prin aplicarea modelului climatic prin intermediul funcțiilor de răspuns variabilitatea explicată crește la 37% (R2=0.37) (fig. 6.6.).
Figura 6.6. Modelarea climatică a seriilor de indici de creștere pentru zâmbru (PTRA) din zona Pietrosul Rodnei (A: model regresiv multiplu în trepte; B: model funcții de răspuns).
În cazul ambelor modele climatice se remarcă perioada 1984-1994, în care modelul supraestimează indicii de creștere reali. Perioade similare de supraestimare a creșterii se observă în jurul anilor 1933-1936 și 1947-1949. Ultima perioadă se caracterizează printr-o secetă pronunțată care nu este surprinsă prin modelarea climatică propusă. Indicii de creștere sunt subestimați de către modelele cuantificate sistematic numai în perioada 1974-1979. De asemenea, modelul statistic realizează o reducere a variabilității mai ales în cazul anilor extremi.
6.1.2 Analiza sensibilității climatice pentru molid
În cazul molidului rețeaua de serii dendrocronologice de pe clina nordică a Munților Rodnei cuprinde 6 serii dendrocronologice, dintre care 4 elaborate în cadrul prezentei cărți, iar două (BILA și PUTA) obținute prin prelucrarea și combinarea datelor din rețeaua RODENDRONET. Alegerea suprafețelor experimentale asigură atât o reprezentativitate spațială cât și evaluarea efectului altitudinii asupra reacției arborilor la variația factorilor meteorologici. Efectul altitudinii, ca factor modificator al sensibilității climatice a molidului, a fost cuantificată printr-o transectă altitudinală din Masivul Pietrosul Rodnei.
Seria dendrocronologică pentru molid (LALB) din Valea Lala reprezintă cea mai sudică serie din Munții Rodnei provenind dintr-un arboret de molid de limită altitudinală superioară. Analiza statistică a corelației dintre indicii de creștere și factorii meteorologici (temperatură medie, precipitații, temperatură medie maximă și minimă) evidențiază o reacție similară ca și în cazul zâmbrului, însă cu unele particularități (fig. 6.7.).
Răspunsul dendroclimatic al molidului la variația temperaturilor medii maxime și minime este identic, cu ușoare variații de intensitate, fiind semnificativ statistic în cazul lunii octombrie din toamna precedentă formării inelului anual. Se observă o scădere progresivă a corelației în timpul sezonului rece. Extremele termice din lunile iunie și iulie (sezonul curent de vegetație) sunt corelate pozitiv și semnificativ din punct de vedere statistic cu lățimea inelului anual. Regimul termic mediu al aerului exercită o influență similară, determinante pentru formarea inelului anual fiind lunile octombrie (0,27), iunie (0,34) și iulie (0,33). La nivel sezonier coeficientul de corelație crește atingând valori de 0,38 în cazul temperaturii medii.
Referitor la regimul pluviometric, din analiza corelației liniare simple se deduce o influență pozitivă a precipitațiilor din luna februarie și aprilie, însă nesemnificative statistic. Corelate negativ și semnificativ sunt precipitațiile din luna iunie, dar ca și în cazul seriei de zâmbru din masivul Pietrosul Rodnei această legătură statistică nu are fundament biologic, datorându-se autocorelației dintre parametrii meteorologici.
Figura 6.7. Corelația dintre factorii meteorologici și indici de creștere pentru molid (LALB) din zona Lala.
Prin cuantificarea funcțiilor de răspuns la variația climatului se confirmă parametrii determinanți ai creșterii radiale (regimul termic din sezonul de vegetație) și se infirmă influența precipitațiilor din luna iunie (fig. 6.8.). Se remarcă totuși menținerea influenței pozitive a precipitațiilor din luna februarie.
Modelarea dinamicii indicilor de creștere prin regresie multiplă în trepte explică 26% din varianța totală, determinanții incluși în model fiind temperaturile medii din luna iunie și iulie, respectiv precipitațiile din luna februarie și aprilie (fig. 6.9.).
Estimarea indicilor de creștere prin intermediul modelului climatic al funcțiilor de răspuns conduce la o creștere semnificativă a varianței explicate de către model (40%).
Figura 6.8. Funcțiile de răspuns pentru molid (LALB) din zona Lala.
Figura 6.9. Modelarea climatică a seriilor de indici de creștere pentru molid (LALB) din zona Lala (A: model regresiv multiplu în trepte; B: model funcții de răspuns).
Distribuția erorilor de modelare este similară sub aspectul perioadelor și direcției în ambele cazuri, însă cu variații de mărime. Modelele climatice subestimează creșterea radială pentru perioadele: 1916-1921, 1957-1963 și 1999-2002, respectiv supraestimează indicii reali în cazul anilor 1989-1995. Situația din perioada 1947-1949 de supraevaluare a creșterii radiale se datorează intervenției unui factor climatic extrem, nespecific condițiilor climatice generale ale zonei de studiu, respectiv deficit accentuat de precipitații.
Pentru a se asigura o reprezentativitate spațială corespunzătoare rețeaua dendrocronologică cuprinde serii de indici de creștere pentru fiecare vale majoră de pe clina nordică a Munților Rodnei. Pentru zona Bila seria pentru molid este constituită prin combinarea măsurătorilor individuale provenite din trei suprafețe dendrocronologice amplasate pe cei doi versanți ai văii, în pădurea de limită. Corelația cu factorii climatici urmează un patern similar ca și în cazul Lala, însă cu o accentuare a influenței primii părți a sezonului de vegetație (fig. 6.10.).
Astfel corelația cea mai puternică este cu temperatura medie din luna iunie (0,46) și iulie (0,26). De asemenea, se remarcă o influență pozitivă a regimului termic din luna mai (0,17), dar nesemnificativ statistic. Este posibil ca acțiune determinantă asupra creșterii radiale la molid să aibă numai ultima parte a lunii mai. Efectul pozitiv al temperaturii din luna octombrie anul precedent formării inelului anual se menține și în cazul acesta (0,29), influența lunii noiembrie fiind la limita de semnificație.
Figura 6.10. Corelația dintre factorii meteorologici și indici de creștere pentru molid (BILA) din zona Bila.
Interesant este faptul că corelația dintre extremele regimului termic din sezonul precedent este semnificativ și puternic în cazul temperaturii medii minime din luna octombrie, iar pentru extrema maximă valori semnificative se înregistrează atât pentru luna octombrie cât și noiembrie. O răcire semnificativă a aerului în toamna precedentă determină o reducere a lățimii inelului anual în anul următor. Sub raport pluviometric se observă o corelație pozitivă cu cantitatea de precipitații din timpul iernii și negativ cu precipitațiile din sezonul de vegetație (mai-iulie). Corelația semnificativă cu regimul pluviometric din luna iunie este determinată de existența unei autocorelații cu regimul termic din aceeași lună.
Prin trecerea la modelul funcțiilor de răspuns influența pozitivă a temperaturilor din perioada mai-iulie este evidentă, respectiv se elimină influența autocorelației dintre factorii meteorologici (precipitații din luna iunie) (fig. 6.11.).
Figura 6.11. Funcțiile de răspuns pentru molid (BILA) din zona Bila.
Comparativ cu zâmbru care răspunde pozitiv și semnificativ mai ales la temperaturile din luna iulie, în cazul molidului se observă un răspuns puternic și la regimul termic din luna iunie. Acest tip de corelație este determinat de gradul de adaptare mai mare al zâmbrului la condițiile termice dificile caracteristice pădurii de limită altitudinală superioară, evitând extremele termice din primăvară. Analiza corelației prin metoda funcțiilor de răspuns evidențiază existența unei influențe pozitive și semnificative a regimului pluviometric din luna august sezonul de vegetație precedent.
Corelația dintre indicii de creștere radială reali și cei estimați prin modelul regresiv multiplu este de 0,56, iar în cazul modelului climatic bazat pe funcții de răspuns este de 0,67 (fig. 6.12.). Prin analiza regresiei în trepte s-au ales drept variabile explicative temperaturile din luna octombrie, iunie, iulie și precipitațiile din septembrie anul precedent.
Figura 6.12. Modelarea climatică a seriilor de indici de creștere pentru molid (BILA) din zona Bila (A: model regresiv multiplu în trepte; B: model funcții de răspuns).
Analiza grafică comparativă a dinamicii indicilor de creștere reali și estimați prin modelele climatice relevă o concordanță foarte bună dintre cele două serii. Diferențe relativ sistematice, pozitive sau negative, se înregistrează în perioadele 1913-1916, 1947-1950 și ultimul deceniu 1989-2000.
Situată în apropierea văii Bilei, seria dendrocronologică din zona Putredu, asigură tranziția de la masivul Ineu la masivul Pietrosul Rodnei. Ca și în cazul precedent seria s-a obținut prin combinarea și reverificarea seriilor individuale din trei suprafețe experimentale existente în rețeaua RODENDRONET. Determinanții proceselor auxologice sunt aceeași ca și în cazul seriei de molid de pe Valea Bila (fig. 6.13.).
Temperatura medie din luna octombrie (0,27), iunie (0,42) și iulie (0,28) reprezintă principalul factor limitativ al proceselor de creștere radială pentru molid. Se remarcă de asemenea influența pozitivă a precipitațiilor din lunile de iarnă (decembrie, februarie și aprilie), dar nesemnificative statistic. Referitor la extremele termice se observă o influență pozitivă indiferent de perioada din an, fiind semnificative statistic lunile octombrie (temperaturi medii maxime), iunie și iulie (minime și maxime).
Funcțiile de răspuns conduc la concluzii similare și în cazul de față prin aplicarea metodei regresiei multiple prin extragerea componentelor principale, se asigură independența statistică a parametrilor meteorologici în procesul de analiză a corelației (fig. 6.14.). Astfel, regimul termic din lunile octombrie (sezonul precedent) și iunie, respectiv iulie din anul curent influențează semnificativ procesele de creștere radială. Referitor la regimul pluviometric semnificativ din punct de vedere statistic sunt precipitațiile din luna februarie, în general regimul pluviometric din sezonul rece având o influență pozitivă.
Figura 6.13. Corelația dintre factorii climatici și indici de creștere pentru molid (PUTA) din zona Putredu.
Figura 6.14. Funcțiile de răspuns pentru molid (PUTA) din zona Putredu.
Modelarea creșterii radiale exprimate prin indici de creștere având drept variabile explicative parametrii meteorologici și utilizând metoda regresiei multiple în trepte, în cazul molidului din zona Putredu a condus la următorul model statistic (fig. 6.15.).
Figura 6.15. Modelarea climatică a seriilor de indici de creștere pentru molid (PUTA) din zona Putredu (A: model regresiv multiplu în trepte; B: model funcții de răspuns).
Modelul climatic estimat prin intermediul funcțiilor de răspuns explică 45% din variabilitatea indicilor de creștere pentru perioada 1901-2000. Distribuția erorilor este relativ aleatoare, remarcându-se perioadele 1929-1935, 1947-1949 și 1989-1993 în care se constată o supraestimare sistematică a creșterii.
Orice modificare semnificativă a condițiilor staționale și de topografie conduce la o schimbare a răspunsului climatic. În vederea evaluării impactului altitudinii, ca factor topografic, asupra sensibilității dendroclimatice a molidului din Munții Rodnei s-a amplasat o transectă în Masivul Pietrosul Rodnei pe trei nivele altitudinale: 1200 m, 1400 m și 1650 m. Aceste serii dendrocronologice reflectă atât particularitățile regionale cât și cele induse de plasticitatea speciei.
Astfel, seria dendrocronologică pentru molid din Pietrosul Rodnei de la limita altitudinală a pădurii (PTRS) pe lângă paternul climatic specific molidului din zona montană superioară include și particularități induse de zona de studiu (fig. 6.16.).
Referitor la regimul termic, corelate pozitiv și semnificative din punct de vedere statistic sunt temperaturile din sezonul de vegetație curent, respectiv iunie (0,40) și iulie (0,33). Temperaturile din toamna precedentă sunt corelate pozitiv cu creșterea radială, însă la limita semnificației statistice (octombrie: 0,23, noiembrie: 0,24). Spre deosebire de seriile dendrocronologice din zona sudică a Munților Rodnei (LALB, BILA și PUTA) creșterea molidului din Pietrosul Rodnei se corelează pozitiv cu regimul termic și pluviometric din sezonul de repaus vegetativ (decembrie –aprilie). Influența pozitivă a regimului termic din perioada octombrie – decembrie și februarie – martie este mai evidentă în cazul temperaturilor medii minime.
Figura 6.16. Corelația dintre factorii meteorologici și indici de creștere pentru molid (PTRS) din zona Piatra Neagră.
Trecând la funcții de răspuns semnalul termic al sezonului de vegetație din seria dendrocronologică este evident (fig. 6.17.). Nivelul precipitațiilor din luna februarie are o influență pozitivă asupra proceselor de creștere radială, însă la limita de semnificație statistică. În ceea ce privește regimul termic, modelul funcțiilor de răspuns evidențiază o influență pozitivă a valorilor medii din luna noiembrie (sezon precedent), iunie și iulie din sezonul curent de vegetație. Corelația negativă și semnificativă statistic a regimului pluviometric din luna iunie calculată prin metoda corelației, este nesemnificativă în cazul aplicării metodei funcțiilor de răspuns, bazate pe eliminarea autocorelației remanente între variabilele climatice.
Modelul climatic regresiv cuantificat include drept variabile determinante ale creșterii radiale numai parametrii termici din luna noiembrie, iunie și iulie, variabilitatea explicată de model fiind de 24% (fig. 6.17):
Figura 6.17. Funcțiile de răspuns pentru molid (PTRS) din zona Pietrosul Rodnei – Piatra Neagră.
Figura 6.18. Modelarea climatică a seriilor de indici de creștere pentru molid (PTRS) din zona Piatra Neagră (A: model regresiv multiplu în trepte; B: model funcții de răspuns).
Varianța explicată prin modelul climatic estimat în baza funcțiilor de răspuns se dublează față de modelul regresiv (42%). Corelație foarte bună dintre indicii de creștere reali și cei estimați prin model este vizibilă atât grafic cât și statistic (0,64). Distribuția erorilor este randomizată, puține fiind perioadele cu erori sistematice. Se remarcă de asemenea modelarea corectă a reducerii semnificative a proceselor auxologice din perioada 1947-1949, care în cazurile precedente era supraestimată de către modelul climatic.
Dacă seriile dendrocronologice de molid de la limita superioară a pădurii au un răspuns dendroclimatic similar, o modificare semnificativă se remarcă în cazul seriilor de la altitudini mai joase (fig. 6.19.).
Figura 6.19. Corelația dintre factorii meteorologici și indici de creștere pentru molid (PTRM) din zona Pietrosul Rodnei – Casa Laborator.
Dinamica indicilor de creștere la molid de la altitudinea de 1400 m din masivul Pietrosul Rodnei este corelată pozitiv și semnificativ din punct de vedere statistic cu temperaturile din perioada februarie-aprilie și iulie (0,32). Dacă în cazul seriei de la altitudinea de 1650 m, temperatura de la sfârșitul sezonului rece era corelată pozitiv, dar fără a fi semnificativă statistic, odată cu reducerea altitudinii aceasta depășește pragul de semnificație. De asemenea se remarcă o influență negativă a sezonului de vegetație anterior, sub raportul temperaturilor, dar nesemnificativ statistic. Același nivel de corelație statistică se menține și în cazul temperaturilor medii maxime și minime. Precipitațiile sunt slab corelate cu indicii de creștere, excepție făcând luna iunie, ca urmare a autocorelației cu regimul termic.
Funcțiile de răspuns calculate pentru seria dendrocronologică de molid de la Casa Laborator indică un grad relativ ridicat de favorabilitate climatică pentru molidul de la acest nivel altitudinal (fig. 6.20.).
Figura 6.20. Funcțiile de răspuns pentru molid (PTRM) din zona Pietrosul Rodnei – Casa Laborator.
Astfel, influența pozitivă a temperaturilor din sezonul de vegetație nu mai depășește pragul statistic de semnificație. Semnificative sunt temperaturile medii din luna martie, iar la limită cele din februarie. Precipitațiile din luna septembrie anul precedent formării inelului anual induc un răspuns pozitiv și semnificativ statistic din partea molidului. Spre deosebire de seriile dendrocronologice pentru molid de la limita superioară de vegetație, modelul funcțiilor de răspuns nu evidențiază o influență semnificativă statistic a regimului termic din lunile iunie și iulie. Așadar în optimul de vegetație pentru molid, regimul termic din sezonul de vegetație tinde să devină nesemnificativ statistic, însă cu influență pozitivă.
Modelul climatic estimat prin regresie multiplă include drept variabile temperatura din luna martie, iulie și precipitațiile din luna iulie anul precedent formării inelului anual. Corelația dintre indici de creștere reali și cei estimați prin model este de 0,51 (fig. 6.21.).
Figura 6.21. Modelarea climatică a seriilor de indici de creștere pentru molid (PTRM) din zona Casa Laborator (A: model regresiv multiplu în trepte; B: model funcții de răspuns).
Estimarea indicilor de creștere radială prin modelul funcțiilor de răspuns conduce la o varianță explicată de 64% și o distribuție aleatoare a erorilor modelului. Acest model climatic surprinde foarte bine dinamica indicilor de creștere la molidul de la altitudinea de 1400 m.
Seria dendrocronologică de la altitudinea de 1200 m din masivul Pietrosul Rodnei din zona Izvorul Alb cuprinde un semnal climatic similar cu cel al seriei de la altitudinea de 1400 m, dar cu variații în ceea ce privește intensitatea corelației (fig. 6.22.).
Figura 6.22. Corelația dintre factorii meteorologici și indici de creștere pentru molid (PTRJ) din zona Pietrosul Rodnei – Izvorul Alb.
Temperaturile din sezonul de repaus vegetativ sunt corelate pozitiv cu creșterea radială din sezonul vegetativ următor, dar nu ating nivelul de semnificație statistică. Semnificative statistic sunt temperaturile din luna februarie (0,34), aprilie (0,27) și iunie (0,29). La nivel sezonier regimul termic din lunile iunie-iulie este corelat pozitiv și semnificativ statistic cu creșterea radială, însă spre deosebire de molidul de altitudine temperaturile din toamna precedentă nu sunt semnificative statistic, corelațiile fiind reduse. Temperaturile din sezonul de vegetație precedent sunt corelate negativ cu procesele auxologice din anul curent, dar fără a atinge pragul de semnificație statistică. Regimul pluviometric se corelează relativ slab cu lățimea inelului anual. În ceea ce privește extremele termice o corelație pozitivă se constată în luna februarie și iunie, în ceea ce privește temperatura medie maximă, respectiv februarie și aprilie pentru temperaturile mediii minime.
Utilizarea modelului regresiv cu extragerea componentelor principale pentru estimarea funcțiilor de răspuns elimină din analiza statistică autocorelația existentă între factorii meteorologici, evidențiind un patern dendroclimatic mai clar (fig. 6.23.).
Figura 6.23. Funcțiile de răspuns pentru molid (PTRJ) din zona Pietrosul Rodnei – Izvorul Alb.
Astfel regimul termic din luna februarie, aprilie, iunie și iulie induc un răspuns pozitiv în ceea ce privește procesele de formare a inelului anual, efect similar având și precipitațiile din luna februarie.
Modelul climatic regresiv specific acestei serii dendrocronologice este mult mai complex, incluzând atât variabile termice cât și pluviometrice și explică 35% din variabilitatea indicilor de creștere (fig. 6.24.):
Figura 6.24. Modelarea climatică a seriilor de indici de creștere pentru molid (PTRJ) din zona Izvorul Alb (A: model regresiv multiplu în trepte; B: model funcții de răspuns).
Modelele climatice propuse estimează relativ corect dinamica indicilor de creștere pentru molid. Variabilitatea explicată de model crește în cazul funcțiilor de răspuns la 48%. Totuși se remarcă perioada 1982-1995 în care ambele modele supraestimează indicii de creștere radială.
6.1.3. Analiza sensibilității climatice pentru jneapăn
Pentru a avea o imagine completă privind sensibilitatea climatică a speciilor lemnoase din zona montană superioară a Munților Rodnei s-a elaborat și o serie dendrocronologică pentru jneapăn din zona Lala. Particularitățile și plasticitatea acestei specii au indus dificultăți la prelucrarea și interdatarea seriilor de creștere individuale. Acestea sunt determinate mai ales de excentricitatea frecventă și creșterile reduse specifice jneapănului. Analiza corelației dintre indicii de creștere radială și parametrii meteorologici relevă un patern dendroclimatic tipic pentru ecosistemele de limită altitudinală (fig. 6.25.). Astfel regimul termic constituie un determinant al creșterii radiale la jneapăn, semnificative statistic fiind temperaturile din toamna precedentă: octombrie (0,25) și noiembrie (0,30). La nivel sezonier perioada iunie-iulie are o influență pozitivă asupra creșterii, însă la limita de semnificație statistică. Temperaturile medii minime și maxime au un efect similar cu temperatura medie. Regimul pluviometric din sezonul de vegetație precedent este corelat negativ și semnificativ cu creșterea radială la jneapăn. De asemenea o influență negativă au și precipitațiile din sezonul de vegetație curent.
La nivelul funcțiilor de răspuns semnificative sunt temperaturile din luna octombrie-noiembrie și precipitațiile din iunie-iulie anul precedent formării inelului anual (fig. 6.26.).
Figura 6.25. Corelația dintre factorii meteorologici și indici de creștere pentru jneapăn (LALC) din zona Lala
Figura 6.26. Funcțiile de răspuns pentru jneapăn (LALC) din zona Lala.
Prin aplicarea regresiei multiple în trepte au fost selecționate pentru a fi incluse în modelul climatic de explicare a dinamicii indicilor de creștere pentru jneapăn următoarele variabile meteorologice: temperatura din octombrie, noiembrie anul precedent, iulie anul curent și precipitațiile din luna iulie anul precedent formării inelului anual. Variabilitatea explicată de acest model statistic este de numai 25% (fig. 6.27.).
Figura 6.27. Modelarea climatică a seriilor de indici de creștere pentru jneapăn (LALC) din zona Lala (A: model regresiv multiplu în trepte; B: model funcții de răspuns).
Dinamica indicilor de creștere modelați prin modelele propuse este conformă cu cea a indicilor reali, excepție făcând perioada 1971-1979 în care reducerea semnificativă a creșterii radiale nu este surprinsă de modele. Totuși modelul funcțiilor de răspuns este mai adecvat prin includerea tuturor parametrilor meteorologici, varianța explicată fiind de 43%.
6.2. Analiza stabilității temporale a relației dintre variația climatului și creșterea radială
Analiza relației dintre procesele de creștere radială cuantificate prin indicii de creștere și parametrii meteorologici în cadrul unei rețele de serii dendrocronologice a permis identificarea unor tipuri specifice de răspuns dendroclimatic. Acest răspuns conține două componente: una macroregională specifică zonei de studiu (arborete din zona montană superioară) și alta determinată de particularitățile speciei și condițiile topografice (altitudine). Analiza statistică efectuată, detaliat pentru fiecare serie dendrocronologică a reliefat adevărul potrivit căruia regimul termic constituie principalul factor limitativ al proceselor auxologice pentru ecosistemele forestiere de pe clina nordică a Munților Rodnei (fig. 6.28.).
Se observă existența unui răspuns dendroclimatic relativ omogen indiferent de specie sau altitudine în cazul lunilor cu influență semnificativă asupra proceselor fiziologice de formare a inelului anual. Astfel temperaturile din luna octombrie și noiembrie anul precedent formării inelului anual și iunie-iulie sezonul de vegetație curent sunt principalii determinanți climatici. Particularități privind sensibilitatea climatică se regăsesc la seriile dendrocronologice pentru molid de la altitudinea de 1400 și 1200 m. În cazul acestora se remarcă o corelație pozitivă cu temperaturile din lunile precedente pornirii creșterii radiale (februarie-aprilie) și negativă cu regimul termic din sezonul de vegetație precedent.
Figura 6.28. Corelația dintre temperatura medie și indicii de creștere pentru clina nordică a Munților Rodnei.
Se cunoaște că climatul nu este un sistem static, el modificându-se în timp, dovadă fiind schimbările climatice actuale. Arborii, ca sisteme biologice, au capacitatea de adaptare, însă această adaptare se realizează în timp. De asemenea modificarea bruscă și cu intensitate ridicată a condițiilor de mediu conduce la o schimbare în timp a capacității de reacție la un anumit factor climatic dat. Analiza stabilității temporale a relației dintre factorii meteorologici și indicii de creștere oferă informații pertinente privind adaptabilitatea ecosistemelor studiate la actualele schimbări climatice.
În prezenta lucrare s-a analizat variația coeficientului de corelație pe perioade mobile de 20 de ani pentru temperaturile corelate semnificativ cu creșterea radială, atât la nivel sezonier (iunie-iulie anul curent, octombrie – noiembrie anul precedent) cât și lunar (iunie, iulie).
Analiza statistică a variației coeficientului de corelație dintre indicii de creștere radială și regimul termic din toamna precedentă (octombrie-noiembrie) relevă o diferențiere în raport cu specia și nivelul altitudinal în cazul molidului (fig. 6.29.).
Figura 6.29. Dinamica coeficientului de corelație dintre temperatura sezonieră octombrie-noiembrie și indicii de creștere radială în Munții Rodnei.
În cazul zâmbrului corelația rămâne relativ constantă indiferent de perioada analizată, cu o ușoară scădere după 1965 în cazul seriei din Masivul Pietrosul Rodnei. Jneapănul răspunde pozitiv la temperaturile din toamna precedentă, înregistrând valori ale corelației de 0,6-0,7 în perioada 1940-1970, legătura corelativă devenind foarte slabă și nesemnificativă statistic după această perioadă. Stabilitatea cea mai ridicată a relației dintre creșterea radială și temperaturile din octombrie – noiembrie se constată în cazul molidului de la limita superioară a vegetației, dinamica fiind similară indiferent de zona analizată, cu excepția perioadei de secetă între 1946-1950. Reacția molidul din zona montană (altitudine 1400 m și 1200 m) este indiferentă sau ușor negativă în prima parte a secolului XX. O corelație pozitivă, la limita de semnificație se observă după anul 1965.
În ceea ce privește sezonul de vegetație curent (iunie-iulie) omogenitatea răspunsului dendroclimatic, în raport cu specia și altitudinea, este mai mare (fig. 6.30.). Din analiza grafică se observă un răspuns relativ constant și pozitiv la temperatura din sezonul de vegetație până la seceta majoră din 1947. Corelația urmează un trend descrescător până în deceniul 1970, după care redevine semnificativă statistic. Dacă molidul și zâmbru urmează o dinamică similară, unele variații se observă în cazul jneapănului.
Figura 6.30. Dinamica coeficientului de corelație dintre temperatura sezonieră iunie-iulie și indicii de creștere radială în Munții Rodnei.
Ținând cont de răspunsul preponderent la temperatura din luna iulie în cazul zâmbrului și la cea din iunie pentru molid, analiza stabilității temporale a relației climat-creștere s-a realizat separat pentru cele două luni (fig. 6.31., 6.32.).
Figura 6.31. Dinamica coeficientului de corelație dintre temperatura lunii iunie și indicii de creștere radială.
Figura 6.32. Dinamica coeficientului de corelație dintre temperatura lunii iulie și indicii de creștere radială.
Dacă până în deceniul 1940 reacția arborilor la temperatura lunii iunie era similară, după seceta din 1946-1947 se constată o diferențiere a răspunsului dendroclimatic. Astfel molidul își reface mult mai bine capacitatea de reacție la regimul termic din iunie comparativ cu zâmbru. În cazul jneapănului asistăm la o modificare a corelației, ea devenind negativă. Se poate afirma că un eveniment climatic extrem, necaracteristic zonei montane superioare, cum este seceta din 1946-1947, pe lângă reducerea semnificativă a creșterii radiale, a indus și modificări privind reacția arborilor la climat. În cazul temperaturii din luna iulie variația este mai omogenă, diferențieri semnificative observându-se pentru perioada 1970-1980.
Modificarea în timp a corelației poate fi determinată atât de o schimbare a reacției arborilor la factorii climatici, dar și de existența unor ani extremi cu influență asupra coeficientului de corelație. Analiza grafică comparativă a variației regimului termic din luna iunie și a seriilor dendrocronologice de referință pentru molid și zâmbru permite identificarea perioadelor și a anilor cu dinamică antagonistă (fig. 6.33.). Astfel se observă, în general, o concordanță între dinamica seriilor de indici de creștere și regimul termic sezonier, exprimat prin valori normalizate la perioada de analiză (1902-2006). Totuși se remarcă unele perioade de divergență în variație cum este de exemplu 1973-1980, când scăderea temperaturii medii din perioada de vară (iunie-iulie), nu este urmată de o reducere similară ca intensitate a lățimii inelului anual.
Figura 6.33. Variația comparativă a seriilor dendrocronologice de referință și a regimului termic sezonier (octombrie-noiembrie sezon precedent, iunie-iulie an curent).
Din analiza statistică realizată se constată adevărul potrivit căruia relația dintre creșterea radială și parametrii meteorologici nu este una liniară și perfect stabilă în timp. Aceasta variază în raport cu specia, topografia, dar și cu modificările condițiile de mediu și climă, capacitatea de adaptabilitate fiind de asemenea diferită.
6.3. Analiza dendroclimatică prin intermediul anilor caracteristici
Anii caracteristici constituie o metodă de analiză statistică a reacției arborilor la modificări rapide a condițiilor de mediu (Schweingruber et al., 1990) și în special ca urmare a unor variații bruște a factorilor climatici (Neuwirth et al., 2004). Acest tip de analiză se bazează pe compararea anomaliilor de creștere, respectiv a anilor caracteristici, cu condițiile meteorologice corespunzătoare temporal. Studiul anilor caracteristic, mai ales negativi, constituie un instrument eficient de evaluare și reconstituire a extremelor interanuale ale factorilor de mediu (Meyer, 1999). Sintetic distribuția temporală și spațială a anilor caracteristici cuantificați pentru seriile dendrocronologice de pe clina nordică a Munților Rodnei este redată în tabelul 6.1.
Tabelul 6.1 Anii caracteristici pentru seriile dendrocronologice din Munții Rodnei
Metoda de calcul a anilor caracteristici adoptată în prezenta lucrare a permis identificarea unui număr de 125 de ani caracteristici pentru perioada 1800-2008, respectiv 60% din numărul total de ani. Raportul dintre numărul anilor caracteristici negativi și pozitivi este aproximativ egal, cu o frecvență ușor mai mare în favoarea celor negativi. În raport cu specia numărul cel mai mare de ani extremi sunt identificați în cazul molidului de la limita altitudinală superioară din Pietrosul Rodnei (PITS), iar cei mai puțini în cazul jneapănului.
Unii ani caracteristici sunt generali pentru toată zona de studiu (ex. negativi – 1818, 1876, 1913, 1948, 1949, 1971, 1993, pozitivi – 1862, 1939, 1946, 1970, 1979), pentru o anumită specie – molid (ex. negativi – 1925, 1943, 1982, 1989, pozitivi – 1881, 1889, 1975, 1987) sau zâmbru (ex. negativi – 1827, 1960, pozitivi – 1849).
În vederea identificării complexului de factori meteorologici care au indus valori extreme ale lățimii inelului anual, s-a procedat la analiza variației lunare a regimului termic și pluviometric din anul formării inelului caracteristic respectiv. Perioada analizată este cuprinsă între luna iunie sezonul de vegetație precedent până în luna august sezonul curent. Valorile parametrilor meteorologici au fost exprimate în abateri standard față de media întregului set de date climatice disponibile din baza de date grid CRU 3.0 (1901-2006).
Condițiile climatice specifice corespondente principalilor ani caracteristici negativi sunt prezentate în figura 6.34.
Figura 6.34. Condițiile meteorologice corespondente principalilor ani caracteristici negativi pentru seriile dendrocronologice din Munții Rodnei (roșu – temperatura medie; albastru – precipitațiile medii lunare).
Unul dintre principalii ani caracteristici negativi din ultimul secol prezent la majoritatea seriilor dendrocronologice este anul 1913. Acesta prezintă o reducere a creșterii radiale medii în cazul zâmbrului cu 25% a lățimii inelului anual față de anul 1912, iar pentru molid cu 15%. Referitor la condițiile climatice se observă existența unei veri foarte reci, cu valori medii ale temperaturii din lunile iunie-iulie mai reduse cu 1,89 abateri standard față de medie. De asemenea și toamna precedentă se caracterizează prin temperaturi mai mici față de normală cu 2 abateri standard, adică cu mai mult de 3ºC. Regimul pluviometric este, în general, unul normal, excepție făcând luna septembrie din anul precedent pentru care nivelul precipitațiilor este mai mare cu trei abateri standard față de medie. Anul 1925, identificat drept an caracteristic negativ numai pentru molidul de limită altitudinală, prezintă un start de vegetație foarte rece (luna iunie mai rece cu 2,4 ºC – 1,83 abateri standard), iulie fiind normal din punct de vedere termic. Sezonul rece are valori ale temperaturii mai ridicate față de normală, luna februarie fiind chiar foarte caldă (+2 abateri standard). Regimul pluviometric este deficitar în perioada anterioară începerii procesului de creștere, fiind peste medie în lunile iulie și august.
Anii 1933 și 1940 sunt ani caracteristici negativi identificați numai în seriile dendrocronologice de molid, în majoritatea zonelor de studiu, excepție făcând cronologia de pe Valea Putredu unde este la limita de semnificație. În ambele cazuri se încadrează în tipul climatic de an rece, atât sezonul de iarnă cât și vară fiind cu temperaturi mai mici față de medie cu peste o abatere standard, în unele luni chiar cu mai mult de două abateri standard (ianuarie și februarie 1940, respectiv aprilie 1933). Toamna precedentă este caldă pentru inelul din anul 1933, respectiv normală în cazul celui din 1940. Regimul pluviometric este normal sau excedentar în ambele situații.
Deceniul 1940-1950 se caracterizează printr-o frecvență ridicată a anilor caracteristici negativi (40%). Dacă în situațiile anterioare se observă o reducere semnificativă a temperaturii medii, în cazul anilor 1943, 1948 și 1949, ani caracteristici negativi comuni majorității seriilor dendrocronologice, imaginea climatică este variabilă. În general, se remarcă existența unor veri răcoroase cu valori mai mici față de medie cu 1-1,5 abateri standard, ierni și toamne precedente normale sau chiar calde (1948). Excepție face luna august din 1943 cu valori ale temperaturii mai mari față de medie cu 2 abateri standard. Regimul pluviometric general este deficitar în anii 1943 și 1949, și normal sau excedentar în 1948. Patern similar din punct de vedere climatic se observă între anii 1971 și 1989, respectiv 1982 și 1993. În primul caz avem un sezon rece cu temperaturi peste normală și sezon de vegetație răcoros, în limitele unei abateri standard, și regim pluviometric relativ normal. Cel de-al doilea caz se caracterizează printr-o iarnă și sezon de vegetație rece.
În anul 1974 se înregistrează un deficit sistematic de precipitații până în luna mai și temperaturi normale, urmate de o scădere semnificativă a regimului termic în perioada mai-iulie, cu valori mai mici față de medie cu 2,2 ºC. Astfel se confirmă adevărul potrivit căruia regimul termic reprezintă principalul factor limitativ al proceselor de creștere radială în ecosistemele montane din Munții Rodnei, anii caracteristici negativi fiind asociați cu reduceri semnificative ale temperaturii medii în timpul sezonului de vegetației.
Similar cu ani caracteristici negativi și pentru extremele pozitive s-a realizat o analiză detaliată a condițiilor climatice care au condus la formarea inelului anual din anii respectivi (fig. 6.35.).
Figura 6.35. Condițiile meteorologice corespondente principalilor ani caracteristici pozitivi pentru seriile dendrocronologice din Munții Rodnei (roșu – temperatura medie; albastru – precipitațiile medii lunare).
Anul 1917 a fost identificat drept an caracteristic pozitiv numai în trei serii dendrocronologice (zâmbru – PTRA și molid – LALB și PITS). Din punct de vedere al condițiilor meteorologice se remarcă printr-o toamnă precedentă și vară curentă caldă și iarnă rece, dar în limitele unei abateri standard. Regimul pluviometric este ușor deficitar. Specific numai cronologiilor de molid, anul 1927 prezintă o creștere semnificativă a temperaturii medii din lunile determinante ale creșterii radiale: toamna precedentă și începutul verii. Valorile depășesc 1,5 abateri standard, iar în unele cazuri chiar două abateri standard (noiembrie). Tot cu reprezentativitate locală, mai ales pentru zâmbru, este și anul 1936. Acesta înregistrează un regim pluviometric relativ normal și un regim termic sistematic peste medie. Luna iulie prezintă o temperatură medie mai mare cu 3,9 ºC.
Anii 1939 și 1946 sunt ani caracteristici pozitivi cu reprezentativitate regională, fiind prezenți la toate speciile și cronologiile zonale. Acești ani se caracterizează prin temperaturi peste normal și regim pluviometric relativ normal sau ușor deficitar. Dacă în anul 1939 temperaturile cresc în medie cu o abatere standard, în anul 1946 se observă o creștere abruptă și sistematică începând cu luna februarie, atingând maximul în iunie –august.
Anii 1967, 1970 și 1975 prezintă valori relativ normale ale regimului termic și pluviometric, excepție fiind luna mai din 1970 când precipitațiile depășesc media cu peste 3 abateri standard. Anul 1967 este an caracteristic pozitiv numai pentru zâmbru, iar 1975 numai pentru cronologiile de molid.
Cu toate că anul 1979 a fost identificat drept un an caracteristic pozitiv pentru majoritatea seriilor dendrocronologice, complexul de factori climatici nu indică un astfel de an. Sezonul de vegetație este rece, temperatura din luna iunie fiind mai mică față de medie cu mai mult de două abateri standard. Sezonul de vegetație precedent de asemenea este caracterizat de temperaturi sub medie. Anul 1983 este un an caracteristic specific numai zonei Pietrosul Rodnei, nefiind observat statistic în cronologiile din celelalte văi studiate. Acest an prezintă o toamnă și iarnă precedentă caldă, cu valori peste medie și o vară normală.
Anul 1987 este un an caracteristic pozitiv specific cronologiilor de molid cu temperaturi peste medie în luna iunie și iulie (1,5 abateri standard). Perioada septembrie – mai este cu temperaturi sub medie. Regimul pluviometric pentru anul analizat este deficitar. Anul 2001, în cazul seriilor care prezintă date pentru acest an, este un an caracterizat de o creștere semnificativă a lățimii inelului anual. Analiza condițiilor meteorologice corespondente evidențiază un an călduros, cu temperaturi mai mari decât media perioadei de studiu (1901-2006) și un regim al precipitațiilor relativ normal.
Spre deosebire de anii caracteristici negativi, în cazul celor pozitivi influența regimului termic nu mai este așa de evidență. Totuși pentru valorile extreme ale indicilor de creștere s-au constatat existența unor temperaturi în sezonul de vegetație mai mari față de media multianuală (1946). Pentru perioada anterioară anului 1900 nu se dispune de date meteorologice în vederea analizei acestora. Însă sunt o serie de înregistrări istorice care pot oferi informații privind condițiile climatice generale din acea perioadă.
Un caz aparte îl constituie anul 1876 stabilit drept an caracteristic negativ cu reprezentativitate regională. Analiza detaliată a structurii anatomice a acestui inel anual a relevat prezența unor structuri deformate specifice inelelor vătămate de înghețuri târzii (Popa et al., 2006). Acest tip de vătămare a fost observat la toate probele de creștere care prezintă acest inel, atât la molid cât și la zâmbru (fig. 6.36.).
Figura 6.36. Detaliu privind inelul vătămat de îngheț târziu din anul 1876 în Munții Rodnei ( A – zâmbru; B – zâmbru detaliu; C – molid).
Conform înregistrărilor meteorologice de la stații din zona de studiu (Bistrița) și a celor istorice, în perioada 10-30 mai 1876 se înregistrează o scădere sub limita de îngheț a temperaturii, aceasta survenind după luna aprilie foarte caldă (Popa et al., 2006). Reducerea lățimii inelului anual este în acest caz datorată unui extrem climatic și nu unor condiții meteorologice nefavorabile în perioada de creștere radială.
Utilizarea anilor caracteristici drept vectori ai unor condiții climatice extreme constituie instrument util în analiza dendroclimatologică.
6.4. Variabilitatea spațială a răspunsului dendroclimatic la seriile dendrocronologice din Munții Rodnei
Studiile dendrocronologice realizate pe rețele de serii de indici de creștere permit analize detaliate privind variabilitatea spațială a informațiilor stocate în inelele anuale. Rezultatele analizelor statistice privind relația dintre parametrii climatici și lățimea inelului anual, exprimată prin indici de creștere, permit identificarea unor particularități dendroclimatice induse de specie și condiții topografice. Studiul modului de variație spațială a răspunsului dendroclimatic a seriilor dendrocronologice s-a realizat apelând la metode de clasificare a datelor: metoda componentelor principale, respectiv clasificarea ierarhică.
Deoarece fundamentul modului de organizare a seriilor dendrocronologice în planul primelor două componente principale este reprezentat de răspunsul dendroclimatic, o imagine elocventă se obține prin utilizarea în analiza statistică drept variabile a relației dintre creșterea radială și parametrii meteorologici (coeficienții de corelație și funcțiile de răspuns) (fig. 6.37., 6.38.).
Prin aplicarea metodei de standardizare s-a procedat la eliminarea influenței vârstei și a altor semnale generate de modificările structurale din arboret sau perturbări externe. Seria dendrocronologică obținută conține semnalul climatic specific fiecărei suprafețe de studiu și zgomotul de fond. Analiza în componente principale în cadrul rețelei de serii dendrocronologice permite separarea semnalului macroclimatic (PC1) de particularitățile dendroclimatice generate de specie și condițiile de mediu particulare (PC2).
Figura 6.37. Analiza în componente principale a seriilor dendrocronologice din Munții Rodnei având drept variabile coeficienții de corelație dintre indicii de creștere și parametrii meteorologici.
Figura 6.38. Analiza în componente principale a seriilor dendrocronologice din Munții Rodnei având drept variabile funcțiile de răspuns.
Utilizând drept variabile răspunsul dendroclimatic, modul de segregare a seriilor dendrocronologice de pe clina nordică a Munților Rodnei oferă posibilitatea separării a trei grupuri de serii omogene din punct de vedere al sensibilității dendroclimatice. Astfel un prim grup este constituit din seriile de zâmbru și jneapăn, cel de-al doilea seriile de molid de la altitudine mare, iar ultimul este constituit din seriile de molid de la altitudini medii. Acest tip de grupare spațială este confirmat și de analiza statistică prin clasificare ierarhică superioară (fig. 6.39.).
Figura 6.39. Clasificarea ierarhică a seriilor dendrocronologice din Munții Rodnei prin coeficienții de corelație dintre indicii de creștere și factorii meteorologici.
Modul de grupare a seriilor dendrocronologice în cazul coeficienților de corelație are drept criteriul specia și altitudinea. Analiza variabilității spațiale a seriilor dendrocronologice prin metode statistice de clasificare și analiză a componentelor principale a permis identificarea a trei tipuri de răspunsuri la climat: unul specific zâmbrului și jneapănului, cel de-al doilea caracteristic molidului de la limita superioară de vegetație (altitudini mai mari de 1500 m), iar cel de-al treilea particular seriilor dendrocronologice pentru molid din arealul optim de vegetație.
Primul model dendroclimatic se caracterizează printr-o corelație pozitivă cu regimul termic din anul curent formării inelului anual. Semnificative din punct de vedere statistic sunt temperaturile medii din luna iulie, și în unele cazuri iunie. De asemenea, se remarcă un răspuns pozitiv și semnificativ statistic la temperaturile din toamna precedentă formării inelului anual (octombrie și noiembrie). Referitor la extreme (temperaturi medii minime și maxime) reacția pozitivă a zâmbrului și jneapănului este evidentă. La nivel sezonier sunt semnificative statistic temperaturile din sezonul de vegetație (iunie-iulie) și din toamna precedentă (octombrie – noiembrie). În ceea ce privește regimul pluviometric acesta se corelează pozitiv pentru lunile aprilie-mai, și negativ în cazul lunii octombrie anul precedent formării inelului anual, însă intensitatea corelației este redusă și nesemnificativă statistic.
Cel de-al doilea tipar dendroclimatic specific molidului localizat la limita superioară a pădurii este similar cu cel precedent, însă determinantă este temperatura din luna iunie. De asemenea se remarcă o influență pozitivă a regimului termic din luna mai, dar nesemnificativ statistic. Este posibil ca acțiune determinantă asupra creșterii radiale la molid să aibă numai ultima parte a lunii mai. Efectul pozitiv al temperaturii din luna octombrie anul precedent formării inelului anual se menține și în cazul acesta.
Ultimul model dendroclimatic este specific molidului localizat la altitudini de 1400 și 1200 m din Masivul Pietrosul Rodnei. Temperaturile din sezonul de repaus vegetativ sunt corelate pozitiv cu creșterea radială din sezonul vegetativ următor. Semnificative statistic sunt temperaturile din luna februarie, aprilie și iunie. La nivel sezonier regimul termic din lunile iunie-iulie este corelat pozitiv și semnificativ statistic cu creșterea radială, însă spre deosebire de molidul de altitudine temperaturile din toamna precedentă nu sunt semnificative statistic, corelațiile fiind reduse. Temperaturile din sezonul de vegetație precedent sunt corelate negativ cu procesele auxologice din anul curent, dar fără a atinge pragul de semnificație statistică. Regimul pluviometric se corelează relativ slab cu lățimea inelului anual.
Prin analiza statistică a variabilității spațiale a seriilor dendrocronologice din Munții Rodnei s-au putut identifica anumite tipuri de răspuns dendroclimatic având drept bază specia și altitudinea. În vederea stabilirii ariei de reprezentativitate a seriilor dendrocronologice de referință pentru molid și zâmbru din Munții Rodnei s-a procedat la calculul corelației dintre indicii de creștere și parametrii meteorologici aferenți fiecărei celule grid la nivel european.
Astfel în cazul molidului corelația dintre indicii de creștere și regimul termic din iunie-iulie are o reprezentativitate spațială limitată la zona de sud-est a României și Bulgariei. Detaliat pe luni se observă o diferențiere semnificativă: în situația lunii iunie corelația spațială se extinde în lungul arcului carpatic în Slovacia și Polonia, precum și spre nord-est. În schimb luna iulie se caracterizează printr-o distribuție a corelației spre zona de sud-est. Corelația dintre indicii de creștere pentru molid și temperatura medie din octombrie-noiembrie anul precedent formării inelului anual corespunzătoare fiecărei celule grid are valori semnificative cu zona nord-estică a Europei, reflectând fidel influența curenților siberieni (fig. 6.40.).
În cazul zâmbrului se constată o inversare a formei corelației spațiale. Astfel corelația seriei dendrocronologice de referință pentru zâmbru cu regimul termic din iunie-iulie aferent fiecărei celule grid are valori semnificative statistic cu zona Europei centrale, Alpilor și Munților Tatra, fiind maximă în regiunea arcului Carpatic (fig. 6.41.). Detaliat, în luna iunie corelație este redusă la nivel spațial fiind semnificativă pentru zona Carpaților și a Alpilor austrieci. În luna iulie coeficientul de corelație spațială crește semnificativ valori maxime fiind observate pentru zona estică a României și Bulgariei, respectiv Ungariei și Slovaciei. Ca și în cazul molidului, corelației dintre indicii de creștere și regimul termic din toamna precedentă reflectă influența curenților de aer din zona Câmpiei Rusiei.
Corelația pozitivă cu regimul termic din toamna precedentă sugerează faptul potrivit căruia un octombrie cald asigură condiții favorabile care facilitează stocarea de carbon, promovează creșterea micorizelor de la nivelul sistemului radicular menținând temperatura solului peste limita de îngheț, maturarea acelor, lujerilor și mugurilor asigurând un spor de protecție împotriva dezhidratării din timpul iernii (Tranquillini, 1979; Oberhuber, 2004).
Studiile dendroclimatologice la molidul din Lituania indică o reacție pozitivă la temperatura din aprilie și negativă la regimul termic din iulie și august (Vitas, 1998). Regimul pluviometric din iunie are o influență pozitivă, semnificativă, spre deosebire de cel din ianuarie-martie, respectiv septembrie-decembrie care determină o reacție auxologică negativă din partea molidului (Vitas, 1998).
Figura 6.40. Corelație spațială dintre seria dendrocronologică de referință pentru molid din Munții Rodnei și regimul termic (A – iunie-iulie sezon curent; B – octombrie – noiembrie sezon precedent; C – iunie sezon curent; D – iulie sezon curent).
Figura 6.41. Corelație spațială dintre seria dendrocronologică de referință pentru zâmbru din Munții Rodnei și regimul termic (A – iunie-iulie sezon curent; B – octombrie – noiembrie sezon precedent; C – iunie sezon curent; D – iulie sezon curent)
Temperaturile din sezonul de vegetație (iunie-august) determină o reacție negativă la molidul din zona Hamburg, influență pozitivă având precipitațiile din această perioadă (Eckstein și Krause, 1989). În zona de la limita altitudinală a vegetației temperatura reprezintă factorul cu rol dominant în creșterea radială, influență semnificativă având regimul termic din toamna precedentă formării inelului anual și din perioada mai-august anul curent (Eckstein și Aniol, 1981). În Alpii francezi se constată o reacție pozitivă a molidului la precipitațiile din mai-iulie, iar regimul termic din sezonul de vegetație anterior induce o reacție negativă, semnificativă (Desplanque et al., 1998).
7. Dinamica regimului termic din sezonul de vegetație din Munții Rodnei în ultimele două secole
Cunoașterea variabilității naturale a sistemului climatic reprezintă o condiție absolut necesară evaluării scenariilor privind schimbările climatice viitoare (Jones et al., 2009). Modificările actuale de mediu, în general, și schimbările climatice, în particular, constituie repere ale cercetării științifice actuale din domeniul științelor mediului. În contextul actual al schimbărilor climatice, care generează dezbateri atât în mediul științific cât și politic, cunoașterea variației istorice a factorilor meteorologici reprezintă o necesitate pentru fundamentarea științifică a scenariilor privind evoluția viitoare a climei (IPCC, 2007). Analiza variabilității naturale a climatului poate fi mai bine reliefată prin coroborarea înregistrărilor instrumentale cu informații indirecte oferite de inelul anual, depozitele de sedimente etc. Aceste date indirecte permit o bună datare și identificare a anomaliilor de înaltă frecvență a climatului, precum și a celor de medie sau chiar joasă frecvență (Grudd et al., 2002). O contribuție majoră a dendrocronologiei la studiul schimbărilor climatice este abilitatea sa de a reconstitui dinamica spațială și temporală a modificărilor intervenite la nivelul factorilor de mediu. Arborele reprezintă un adevărat fitoclimatograf de mare sensibilitate cu durată de funcționare de ordinul a sute de ani, capabil să înregistreze și să depoziteze informații privind acțiunea factorilor de mediu (Giurgiu, 1979).
Creșterea numărului de serii dendrocronologice multiseculare a oferit posibilitatea reconstituirii temperaturii la nivel hemisferic din ultimul mileniu (Briffa et al., 2004). La nivel european progrese importante în domeniul paleoclimatologiei au fost realizate utilizând diferite surse de date proxy: înregistrări instrumentale (Jones și Lister, 2004), evidențe documentare (Meier et al., 2007; Pfister et al., 2002) inele anuale (Briffa et al., 2002; Büntgen et al., 2005; Frank și Esper, 2005; Popa și Kern, 2009).
Pornind de la aceste argumente s-a considerat necesară abordarea acestui aspect complex privind posibilitățile de reconstituire a variabilității regimului termic din sezonul de vegetație (iunie-iulie) din ultimele două secole din Munții Rodnei, având drept sursă de date proxy lățimea inelelor anuale pentru zâmbru și molid. Alegerea perioadei iunie-iulie are la bază corelația ridicată observată în analiza statistică a relației dintre creșterea radială și factorii meteorologici, regimul termic din această perioadă fiind un determinant al proceselor auxologice în zona de studiu. În analiză s-au inclus trei cronologii:
seria dendrocronologică pentru zâmbru obținută prin coroborarea datelor din Lala și Pietrosul Rodnei;
cronologia de referință pentru molidul de limită altitudinală superioară realizată prin integrarea datelor primare din Lala, Bila, Putredu și seria de molid de la 1650 m din Pietrosul Rodnei;
prima componentă principală extrasă din setul de date cuprinzând seriile dendrocronologice pentru molid și zâmbru localizate în zona de limită altitudinală.
Dacă primele două cronologii acoperă perioada 1770-2007, cea de-a treia este semnificativă statistic numai pentru perioada 1810-2007. Semnalul cuprins în prima componentă principală reprezintă variabilitatea comună existentă în seriile dendrocronologice, respectiv semnalul climatic regional, aceasta explicând 71,4% din varianță.
În conformitate cu metodologia de cercetare adoptată în această problematică din setul total de date climatice s-au separat două subseturi acoperind perioada – P1 – 1902-1949, respectiv P2 – 1950-2007. În vederea analizei statistice a stabilității modelului climatic pentru reconstituirea regimului termic perioada P1 a fost considerată perioadă de calibrare a modelului, iar P2 de verificare. În final, pentru a surprinde întreaga variabilitate, modelul statistic regresiv a fost cuantificat luând în calcul întregul set de date climatice.
În cazul molidului modelul climatic regresiv, calibrat pentru perioada 1902-1949, explică 20% din varianță, coeficientul de corelație dintre indicii de creștere și valorile normalizare ale temperaturii din iunie-iulie este egal cu 0,45, fiind semnificativ din punct de vedere statistic la o probabilitate de acoperire de 95% (fig. 7.1.). Se remarcă existența unei valori extreme (1947), iar prin eliminarea acesteia din subsetul de date de calibrare valoarea coeficientului de determinare a regresiei liniare crește semnificativ la 0,36, respectiv coeficientul de corelație la 0,60. Corelația dintre valorile reale ale temperaturii și cele estimate prin funcția de transfer pentru perioada de verificare este semnificativă din punct de vedere statistic fiind egală cu 0,37.
Figura 7.1. Modele regresive privind funcțiile de transfer pentru seria dendrocronologică de molid.
Utilizând modelul statistic regresiv cuantificat pentru întreg setul de date (exceptând anul extrem 1947) s-a reconstituit variația istorică a regimului termic din perioada iunie-iulie începând cu anul 1770 (fig. 7.2.). Prin aplicarea metodei analizei regresiei liniare se constată o reducere a amplitudinii de variație a temperaturilor, inerente acestui tip de model statistic. Însă variația inter-anuală cât și tendințele decadale se mențin. Atât la nivelul semnalului de înaltă frecvență, respectiv de frecvență medie (decadală), dinamica cronologiei instrumentale și a celei reconstituite sunt similare. Cei mai reci ani conform reconstituirii propuse în baza seriei dendrocronologice pentru molid sunt: 1947, 1980, 1876, 1818, 1823 și 1913, respectiv cei mai calzi ani: 1822, 1979, 2001, 1975, 1999 și 1946.
La nivel decadal, drept perioade de răcire, se remarcă anii: 1815-1840, 1855-1865, 1940-1950 și 1980-1990. După anul 1990 cronologia temperaturilor reconstituite are un trend ascendent semnificativ, cu o ușoară revenire după anul 2000.
Figura 7.2. Reconstituirea regimului termic din luna iunie-iulie în baza seriei dendrocronologice de molid (A – cronologie anuală; B – cronologie decadală).
Utilizând seria dendrocronologică pentru zâmbru din Munții Rodnei drept sursă de date proxy pentru regimul termic din iunie-iulie, se constată o reducere a fiabilității modelului regresiv (fig. 7.3.). Astfel pentru perioada de calibrare modelul liniar calculat prezintă un coeficient de corelație dintre indicii de creștere și temperaturile normalizate de 0,407, respectiv pentru perioada de verificare de 0,281.
Figura 7.3. Modele regresive privind funcțiile de transfer pentru seria dendrocronologică de zâmbru.
Funcția de transfer calibrată pentru perioada 1902-2006 prezintă un coeficient de corelație mediu egal cu 0,33, fiind semnificativ statistic la o probabilitate de acoperire de 95%. În baza acestui model regresiv s-a procedat la reconstituirea dinamicii temperaturilor normalizate din iunie-iulie pentru perioada 1770-2007 (fig. 7.4.).
Figura 7.4. Reconstituirea regimului termic din luna iunie-iulie în baza seriei dendrocronologice de zâmbru (A – cronologie anuală; B – cronologie decadală).
Dinamica intra-anuală și decadală este similară cu reconstituirea precedentă, însă acest model având o incertitudine mai ridicată pentru perioada 1970-1985. De asemenea, ca urmare a replicației relativ reduse anterior anului 1810 se observă o creștere semnificativă a temperaturii medii decadale din sezonul de vegetație, recomandându-se interpretarea cu rezerve a acestei perioade.
În vederea optimizării reconstituirii temperaturii din perioada iunie-iulie din Munții Rodnei s-a utilizat drept proxy semnalul regional, cuantificat prin intermediul primei componente principale extrase din setul de serii dendrocronologice din zona de limită altitudinală superioară. Astfel se remarcă o stabilitate mai mare a modelului regresiv în raport cu perioada de calibrare, respectiv verificare (fig. 7.5.).
Figura 7.5. Modele regresive privind funcțiile de transfer pentru seria proxy reprezentată de prima componentă principală.
Pentru perioada de calibrare, în cadrul procesului de verificare a modelului statistic, varianța explicată este de 23%, crescând semnificativ după eliminarea valorii extreme corespunzătoare anului 1947 la 37%, cu un coeficient de corelație între valorile componentei principale și temperaturile normalizate de 0,61. În cazul perioadei de verificare (1950-2006) corelația dintre temperaturile instrumentale și cele estimate prin model este de 0,38 semnificativ din punct de vedere statistic.
Acest model de transfer al valorilor proxy în cronologie climatică este mult mai stabil temporal și fezabil din punct de vedere statistic. Având în vedere întreg setul de date climatice s-a calibrat un model regresiv pentru care corelația medie dintre temperaturi normalizate și valori cronologie este de 0,48. Îmbunătățirea funcției de transfer, comparativ cu seriile considerate individual pentru molid sau zâmbru, este sugestiv reliefată de analiza grafică comparativă dintre temperaturile reale și cele reconstituite (fig. 7.6.). Reducerea de variabilitate specifică modelelor regresive este mai redusă în acest caz. Perioada acoperită de această reconstituire este între 1810 și 2007, respectiv 198 de ani.
Cele mai reci 10 sezoane de vegetație conform reconstituirii efectuate sunt înregistrate în anii: 1947, 1818, 1876, 1980, 1913, 1971, 1823, 1948, 1815 și 1989. Valorile maxime ale temperaturii din iunie-iulie conform modelului climatic aplicat se observă în anii: 2001, 1979, 1975, 1868, 1999, 1946, 1822, 1950, 1873 și 1939.
Figura 7.6. Reconstituirea regimului termic din luna iunie-iulie în baza primei componente principale (A – cronologie anuală; B – cronologie decadală).
La nivel de frecvență medie, respectiv decadal, se observă existența unei perioade reci anterior anului 1850, urmată de scăderi decadale ale temperaturii între 1940-1950 și 1980-1990. Trendul crescător semnificativ al temperaturii medii, evident în multe reconstituiri la nivel global, se manifestă în cazul nostru după anul 1990 cu un maxim în 2001. După acest maxim regimul termic reconstituit are o dinamică descendentă.
În vederea evidențierii reprezentativității regionale și macrozonale a prezentei reconstituiri seria decadală a fost comparată grafic și statistic cu alte cronologii termice disponibile în literatura de specialitate (Briffa et al., 2002; Frank et al., 2007, Popa și Kern, 2009) (fig. 7.7). Comparativ cu alte reconstituiri regionale – Călimani (Popa și Kern, 2009) sau pentru emisfera nordică (Briffa et al., 2002; Frank et al., 2007) se remarcă existența unor perioade cu dinamică similară, dar și perioade cu variație contrară. Similitudinea cea mai bună se observă cu reconstituirea din Călimani, însă între cronologia noastră și cele utilizate pentru comparație există diferențe privind metoda de standardizare și calcul statistic al funcțiilor de transfer.
Figura 7.7. Analiza comparativă a temperaturilor decadale din Munții Rodnei și alte reconstituiri regionale.
Interpretarea acestei reconstituiri a regimului termic din Munții Rodnei trebuie realizată în contextul metodei de standardizare utilizată și a modelului regresiv aplicat. Astfel, această cronologie reflectă relativ fidel semnalul climatic de înaltă frecvență, respectiv frecvență medie, însă nu surprinde variația de joasă frecvență. Acest fapt se datorează extragerii variației multiseculare atât prin perioada funcției spline aplicate (cu lungimea medie de 80-100 ani) cât și prin lungimea relativ redusă a seriilor individuale (150-200 ani). Implementarea unor metode de calcul dendroclimatologic specific cum este standardizarea prin tehnica curbei regionale de creștere va fi posibilă și reconstituirea variației seculare. De asemenea, cuantificarea funcțiilor de transfer prin metoda rescalării va permite menținerea amplitudinii de variație a temperaturilor instrumentale și în cronologia reconstituită.
Reconstituirea regimului termic din sezonul de vegetație din Munții Rodnei constituie o cronologie relevantă pentru variabilitatea intra-anuală, respectiv pentru semnalul climatic de înaltă frecvență.
8. Concluzii generale
8.1. Concluzii privind rețeaua de serii dendrocronologice din Munții Rodnei
Cunoașterea modului de reacție al arborilor considerați individual, cât și a ecosistemului forestier analizat în ansamblu, la variația factorilor de mediu reprezintă o condiție de bază a fundamentării scenariilor de evoluție viitoare, cât și a strategiilor de gestionare durabilă a pădurilor. Acest fapt devine și mai stringent în condițiile schimbărilor climatice actuale, cât și a discuțiilor contradictorii manifestate, atât în mediu științific cât și politic, în jurul acestui subiect.
Derularea unui studiu dendroclimatologic detaliat și integrat impune desfășurarea cercetărilor în cadrul unei rețele de suprafețe experimentale, a cărei dispunere spațială trebuie să corespundă obiectivelor de cercetare specifice avute în vedere. Astfel, având la bază un studiu detaliat al condițiilor geografice, al distribuției diferitelor specii și tipuri de ecosisteme forestiere, material cartografic adecvat (hărți topografice, forestiere și ortofotopanuri) și completat de observații de teren, s-a implementat o rețea de serii dendrocronologice reprezentativă pentru clina nordică a Munților Rodnei. Realizarea acestei rețele de studiu a vizat atât elaborarea de noi serii dendrocronologice, integrarea și reanalizarea din punct de vedere statistic a seriilor deja existente în Munții Rodnei, precum și studiul unei noi specii cu potențial dendrocronologic (jneapăn).
Rețeaua de serii dendrocronologice în baza căreia s-au realizat cercetările de dendroclimatologie cuprinde un număr total de 9 cronologii, dintre care 7 noi elaborate și 2 serii reanalizate (BILA și PUTA). În raport cu speciile avute în vedere distribuția seriilor dendrocronologice este astfel: două cronologii pentru zâmbru (LALA și PTRA), șase pentru molid (LALB, BILA, PUTA, PITJ, PITM, PITS) și una pentru jneapăn (LALC). Spațial majoritatea probelor de creștere au fost recoltate din arborete localizate la limita altitudinală superioară a pădurii unde factorul climatic, respectiv temperatura, reprezintă un factor de creștere limitativ. În cazul molidului, pentru a se evidenția plasticitatea reacției dendroclimatice a acestei specii s-au amplasat două suprafețe experimentale în zona de optim de vegetație (PITJ și PITM).
Lungimea seriilor dendrocronologice elaborate variază în raport cu specia cât și cu zona de prelevare. Această variație, atât sub raportul valorilor medii cât și a vârstei maxime identificate, este determinată pe de o parte de longevitatea speciilor cât și de intensitatea intervențiilor antropice, mai ales prin extrageri de lemn, cum este cazul suprafețelor experimentale pentru molid din zona de optim de vegetație. În cazul zâmbrului cronologiile de indici de creștere au lungimi semnificative statistic de 210-220 de ani, cu vârste maxime de 412 ani la un exemplar din Pietrosul Rodnei. La molid se observă diferențe semnificative privind lungimea cronologiilor (>10 serii individuale) între suprafețele din zona de limită altitudinală (170-220 ani) și cele de la altitudini de 1200-1400 m (80-120 ani). Seria dendrocronologică pentru jneapăn acoperă ultimul secol, analizele efectuate evidențiind un potențial ridicat pentru extinderea aceste cronologii. Vârsta maximă identificată în cazul molidului este de 373 de ani (Pietrosul Rodnei), iar la jneapăn de 144 de ani (Lala).
Sub raportul lățimii medii a inelului anual valorile minime sunt observate în cazul jneapănului (0,9 mm·an-1), maxime la molidul de la altitudini sub 1400 m (2,7-3,0 mm·an-1), în restul cazurilor valorile fiind similare (1,5-2,0 mm·an-1). Sensibilitatea seriilor dendrocronologice crește în raport cu altitudinea, respectiv este mai mare la molid față de zâmbru, însă diferențele nu sunt semnificative statistic. De asemenea se observă un grad mai mare de omogenitate al seriilor de molid (36-50%), cuantificat prin varianța explicată de prima componentă principală, față de zâmbru (32-33%).
Din punct de vedere al dinamicii în timp a indicilor de creștere, analiza grafică comparativă a seriilor dendrocronologice relevă un patern identic în cazul semnalului de medie frecvență și a valorilor extreme. La nivelul semnalului de înaltă frecvență, și cu preponderență în perioadele cu valori normale ale indicilor de creștere, se observă diferențe atât între specii cât și între diferitele suprafețe experimentale. Semnificative sunt două aspecte: reducerea proceselor de creștere radială, respectiv a indicilor de creștere indiferent de specie sau zonă analizată în anii 1876, 1913, 1947, 1971 și 1982; cel de-al doilea aspect este reprezentat de tendința de accelerare a proceselor auxologice în perioada 1993-2000, urmată de revenirea la valorile anterioare anului 1990 după 2001.
Aplicând metode statistice de analiză a datelor multivariate s-a realizat o segregare spațială a seriilor dendrocronologice. În cazul utilizării indicilor de creștere drept variabile criteriile de constituire a grupurilor omogene statistic sunt specia și poziția geografică. Astfel s-au identificat trei grupuri, corespunzătoare celor trei specii analizate. În cazul molidului se diferențiază două grupuri secundare: unul pentru masivul Ineu și altul constituit din seriile dendrocronologice din masivul Pietrosul Rodnei. Această separare în raport cu poziția geografică, identificată în cazul molidului se explică prin diferențele de microclimat specifice fiecărei regiuni. Această ipoteză este susținută și de includerea în același cluster a seriilor de molid din zona de optim de vegetație cu cea de limită din Pietrosul Rodnei. Așadar utilizarea indicilor de creștere în procesul de clasificare ierarhică a datelor permite diferențierea spațială a seriilor dendrocronologice după criteriul regional sau al speciei și nu după tipul de răspuns dendroclimatic. Analiza componentelor principale confirmă modul de segregare în cadrul rețelei dendrocronologice din Munții Rodnei, în cazul molidului diferențierea regională fiind dată de cea de-a doua componentă principală.
Ținând cont de variabilitatea explicată de prima componentă principală, atât în cazul zâmbrului (78%) cât și a molidului (73%) s-au elaborat două serii dendrocronologice de referință pentru zona de limită altitudinală superioară, prin integrarea seriilor individuale din toate suprafețele experimentale, diferențiat pentru molid, respectiv zâmbru. Corelația dintre cele două cronologii de referință, pentru perioada comună (1770-2008) este de 0,5, fiind însă variabilă temporal. Astfel între 1830 și 1870 corelația dintre molid și zâmbru se reduce la valori nesemnificative statistic. O altă perioadă de reducere a corelației dintre cele două serii de indici de creștere se observă în deceniul 1900-1910. În cazul anilor caracteristici cele două serii de referință pentru Munții Rodnei au o dinamică identifică, cu ușoare variații ale intensității.
Analiza statistică comparativă a serilor de referință propuse cu serii similare din Alpi au scos în evidență un coeficient de corelație de 0,30 în cazul zâmbrului și de 0,57 pentru molid, însă cu o variație temporală semnificativă.
8.2. Concluzii privind relația dintre procesele de creștere radială și factorii climatici
Lățimea inelului anual al arborilor variază de la an la an într-o manieră mai mult sau mai puțin regulată, o mare parte din această variabilitate fiind indusă de condițiile climatice actuale și anterioare perioadei de creștere. Analiza statistică a relației dintre parametrii inelului anual, în cazul de față lățimea acestuia, și factorii climatici permit pe de o parte identificare perioadelor din an și a factorilor meteorologici cu influență asupra proceselor fiziologice de bioacumulare, iar pe de altă parte a calibrării unor modele climatice regresive care să explice variația temporală a indicilor de creștere.
În cazul zâmbrului analizele statistice relevă o corelație pozitivă cu temperaturile medii din luna iulie (0,29-0,35) și iunie (0,22-0,28). Regimul termic din toamna precedentă, respectiv luna octombrie (0,22-0,31) și noiembrie (0,26-0,31) induce un efect pozitiv și semnificativ statistic asupra lățimii inelului anual. La nivel sezonier temperatura medie din perioada iunie-iulie, respectiv octombrie-noiembrie anul precedent, este corelată pozitiv și semnificativ statistic cu indicii de creștere. În cazul seriei din Lala analiza prin intermediul funcțiilor de răspuns relevă o influență pozitivă, la limita de semnificație statistică, a regimului pluviometric din luna aprilie-mai anul curent formării inelului anual.
Referitor la molid, se observă o diferențiere a răspunsului dendroclimatic în raport cu nivelul altitudinal. Astfel în cazul suprafețelor experimentale localizate la limita superioară a pădurii temperatura din luna iunie și iulie, respectiv din toamna precedentă (octombrie) reprezintă factorul limitativ a creșterii radială. Spre deosebire de zâmbru se remarcă o corelație mai puternică cu luna iunie și mai redusă cu regimul termic din luna iulie. În cazul cronologiilor pentru molid din zona de optim de vegetație pe lângă semnalul pozitiv indus de temperatura din luna iunie și iulie, se remarcă o influență pozitivă, la limita de semnificație statistică a temperaturilor din perioada februarie-aprilie. De asemenea se constată o influență sistematic negativă a temperaturilor (medii sau extreme) din sezonul de vegetație precedent (iunie-august). Regimul precipitațiilor, în general, este corelat nesemnificativ cu indici de creștere, analiza funcțiilor de răspuns evidențiind pentru unele serii de molid, o influență pozitivă și semnificativă statistic în cazul celor din luna februarie și septembrie toamna precedentă.
Pentru jneapăn, specie de limită altitudinală, regimul termic constituie un determinant al creșterii radiale la jneapăn, semnificative statistic fiind temperaturile din toamna precedentă: octombrie (0,25) și noiembrie (0,30). La nivel sezonier perioada iunie-iulie are o influență pozitivă asupra creșterii, însă la limita de semnificație statistică. Regimul pluviometric din sezonul de vegetație precedent este corelat negativ și semnificativ cu creșterea radială la jneapăn.
Aplicând metoda statistică a regresiei multiple în trepte s-a reușit propunerea unor modele climatice ale indicilor de creștere având drept variabile explicative diferiți parametrii meteorologici. Astfel în cazul zâmbrului modelul regresiv include temperatura din luna iulie respectiv octombrie și noiembrie anul precedent. La molid pentru suprafețele de la altitudini mari principalele variabile explicative sunt temperaturile din lunile iunie și iulie, respectiv octombrie toamna precedentă. De la un masiv la altul sunt observate ușoare variații ale modelului climatic, prin integrarea precipitațiilor din februarie sau a celor din septembrie anul precedent. Pentru molidul de la altitudini mai reduse modelul climatic al indicilor de creștere integrează temperaturile din iunie, februarie, precum și precipitațiile din iulie anul precedent, în general, modelele regresive calculate fiind mai complexe.
Sistemul climatic este un sistem dinamic, reacția arborilor la variația factorilor meteorologici se modifică în timp, arborii adaptându-se. Analiza variației corelației pe perioade mobile de 20 de ani a evidențiat existența unei divergențe între indicii de creștere și regimul termic din perioadele cu influență asupra creșterii. În cazul temperaturii din toamna precedentă pentru zâmbru corelația rămâne relativ constantă indiferent de perioada analizată, cu o ușoară scădere după 1965 în cazul seriei din Masivul Pietrosul Rodnei. Jneapănul răspunde pozitiv la temperaturile din toamna precedentă, înregistrând valori ale corelație de 0,6-0,7 în perioada 1940-1970, legătura corelativă devenind foarte slabă și nesemnificativă statistic după această perioadă. Stabilitatea mai ridicată a relației dintre creșterea radială și temperaturile din octombrie – noiembrie se constată în cazul molidului de la limita superioară a vegetației, dinamica fiind similară indiferent de zona analizată, cu excepția perioadei 1946-1950. Reacția molidului din zona montană (altitudine 1400 m și 1200 m) este indiferentă sau ușor negativă în prima parte a secolului XX. O corelație pozitivă, la limita de semnificație se observă după anul 1965. În ceea ce privește sezonul de vegetație curent (iunie-iulie) omogenitatea răspunsului dendroclimatic, în raport cu specia și altitudinea, este mai mare. S-a constatat existența unui răspuns relativ constant și pozitiv la temperatura din sezonul de vegetație până la seceta majoră din 1947. Corelația urmează un trend descrescător până în deceniul 1970, după care redevine semnificativă statistic. Dacă molidul și zâmbru urmează o dinamica similară, unele variații se observă în cazul jneapănului.
Analiza dendroclimatică prin intermediul anilor caracteristici a permis identificarea de ani extremi generali pentru toată zona de studiu (ex. negativi – 1818, 1876, 1913, 1948, 1949, 1971, 1993, pozitivi – 1862, 1939, 1946, 1970, 1979), pentru o anumită specie – molid (ex. negativi – 1925, 1943, 1982, 1989, pozitivi – 1881, 1889, 1975, 1987) sau zâmbru (ex. negativi – 1827, 1960, pozitivi – 1849). Din punct de vedere al condițiilor climatice determinante ale anilor caracteristici, analiza detaliată realizată a evidențiat adevărul potrivit căruia regimul termic din sezonul de vegetație constituie principalul factor determinant al proceselor de creștere radială din Munții Rodnei. Astfel anii extremi negativi sunt corelați cu valori ale temperaturii medii din sezonul de vegetație (iunie-iulie) mai mici cu 2-3 abateri standard față de valorile medii multianuale, iar anii caracteristici pozitivi sunt asociați cu veri foarte calde (ex. 1946).
Extremele climatice induc atât o modificare a lățimii inelului anual, dar în unele cazuri (ex. înghețuri târzii) și o modificare a structurii anatomice. Analizele microscopice efectuate au permis identificarea unei astfel de modificări anatomice în anul 1876, caracteristică prezentă la toate seriile de creștere individuală analizate, indiferent de specie sau nivel altitudinal.
Similar cu seriile dendrocronologice și în cazul răspunsului dendroclimatic s-a realizat o analiză statistică multivariată a datelor (analiza în componente principale, clasificarea ierarhică) având drept variabile coeficienții de corelație, respectiv coeficienții funcțiilor de răspuns. Această abordare are un caracter de originalitate permițând diferențierea de tipuri de răspuns dendroclimatic și testarea plasticității speciilor la variația factorilor meteorologici. În urma analizei statistice s-au segregat trei tipuri de răspuns la factorii climatici: unul specific speciilor cu areal limitat la zona subalpină și alpină (zâmbru și jneapăn), al doilea pentru molidul de limită altitudinală superioară și ultimul asociat cu molidul din zona montană.
Primul model dendroclimatic se caracterizează printr-o corelație pozitivă cu regimul termic din anul curent formării inelului anual. Semnificative din punct de vedere statistic sunt temperaturile medii din luna iulie, și în unele cazuri iunie. De asemenea, se remarcă un răspuns pozitiv și semnificativ statistic la temperaturile din toamna precedentă formării inelului anual (octombrie și noiembrie). La nivel sezonier sunt semnificative statistic temperaturile din sezonul de vegetație (iunie-iulie) și din toamna precedentă (octombrie – noiembrie). În ceea ce privește regimul pluviometric, acesta se corelează pozitiv pentru lunile aprilie-mai, și negativ în cazul lunii octombrie anul precedent formării inelului anual, însă intensitatea corelației este redusă și nesemnificativă statistic.
Cel de-al doilea tipar dendroclimatic specific molidului localizat la limita superioară a pădurii este similar cu cel precedent, însă determinantă este temperatura din luna iunie. De asemenea se remarcă o influență pozitivă a regimului termic din luna mai, dar nesemnificativ statistic. Este posibil ca acțiune determinantă asupra creșterii radiale la molid să aibă numai ultima parte a lunii mai. Efectul pozitiv al temperaturii din luna octombrie anul precedent formării inelului anual se menține și în cazul acesta.
Ultimul model dendroclimatic este specific molidului localizat la altitudini de 1400 și 1200 m din Masivul Pietrosul Rodnei. Temperaturile din sezonul de repaus vegetativ sunt corelate pozitiv cu creșterea radială din sezonul vegetativ următor. Semnificative statistic sunt temperaturile din luna februarie, aprilie și iunie. La nivel sezonier regimul termic din lunile iunie-iulie este corelat pozitiv și semnificativ statistic cu creșterea radială, însă spre deosebire de molidul de altitudine temperaturile din toamna precedentă nu sunt semnificative statistic, corelațiile fiind reduse. Temperaturile din sezonul de vegetație precedent sunt corelate negativ cu procesele auxologice din anul curent, dar fără a atinge pragul de semnificație statistică. Regimul pluviometric se corelează relativ slab cu lățimea inelului anual.
Dacă în cazul indicilor de creștere, criteriul de diferențiere este cel al speciei și poziției geografice, în cazul analizei multivariate pe modele dendroclimatice criteriu de segregare al grupurilor este cel al factorilor meteorologici determinanți ai creșterii.
Stabilirea ariei de reprezentativitate a seriilor dendrocronologice de referință pentru molid și zâmbru din Munții Rodnei s-a realizat prin calculul corelației spațiale dintre indicii de creștere și parametrii meteorologici aferenți fiecărei celule grid la nivel european. Astfel, în cazul molidului corelația dintre indicii de creștere și regimul termic din iunie-iulie are o reprezentativitate spațială limitată la zona de sud-est a României și Bulgariei. Detaliat pe luni se observă o diferențiere semnificativă: în situația lunii iunie corelația spațială se extinde în lungul arcului carpatic în Slovacia și Polonia, precum și spre nord-est. În schimb luna iulie se caracterizează printr-o distribuția a corelației spre zona de sud-est. Corelația dintre indicii de creștere pentru molid și temperatura medie din octombrie-noiembrie anul precedent formării inelului anual corespunzătoare fiecărei celule grid are valori semnificative cu zona nord-estică a Europei, reflectând fidel influența curenților siberieni.
Pentru zâmbru se observă o inversare a formei corelației spațiale comparativ cu molidul. Corelația seriei dendrocronologice de referință pentru zâmbru cu regimul termic din iunie-iulie aferent fiecărei celule grid are valori semnificative statistic cu zona Europei centrale, Alpilor și Munților Tatra, fiind maximă în regiunea arcului Carpatic. În cazul lunii iunie, corelația este redusă la nivel spațial fiind semnificativă pentru zona Carpaților și a Alpilor austrieci. În luna iulie coeficientul de corelație spațială crește semnificativ, valori maxime fiind observate pentru zona estică a României și Bulgariei, respectiv Ungariei și Slovaciei. Ca și în cazul molidului, corelația dintre indicii de creștere și regimul termic din toamna precedentă reflectă influența curenților de aer din zona Câmpiei Rusiei.
8.3. Concluzii privind dinamica istorică a regimului termic din sezonul de vegetație în Munții Rodnei
Evaluarea și fundamentarea scenariilor privind dinamica sistemului climatic necesită integrarea în modele a variației istorice a factorilor meteorologici. Analiza variabilității naturale a climatului poate fi mai bine reliefată prin coroborarea înregistrărilor instrumentale cu informații indirecte oferite de inelul anual, depozitele de sedimente etc. Aceste date indirecte permit o bună datare și identificare a anomaliilor de înaltă frecvență a climatului, precum și a celor de medie sau chiar joasă frecvență.
În această carte se propune o reconstituire a regimului termic din perioada iunie-iulie pentru perioada 1770-2008, având drept sursă de date proxy seriile dendrocronologice de referință pentru molid, zâmbru și prima componentă principală extrasă din toate seriile de indici din zona de limită altitudinală superioară.
Modelele statistice ale funcțiilor de transfer calibrate explică între 15 și 35% din varianță, coeficientul de corelație dintre temperaturile reale și cele reconstituite variind între 0,40 și 0,68, funcție de cronologia utilizată.
Cele mai reci 10 sezoane de vegetație conform reconstituirii efectuate sunt înregistrate în anii: 1947, 1818, 1876, 1980, 1913, 1971, 1823, 1948, 1815 și 1989. Valorile maxime ale temperaturii din iunie-iulie conform modelului climatic aplicat se observă în anii: 2001, 1979, 1975, 1868, 1999, 1946, 1822, 1950, 1873 și 1939. La nivel decadal se observă existența unei perioade reci anterior anului 1850, urmată de scăderi ale temperaturii între 1940-1950 și 1980-1990. Trendul crescător semnificativ al temperaturii medii, evident în multe reconstituiri la nivel global, se manifestă în cazul nostru după anul 1990 cu un maxim în 2001. După acest maxim regimul termic reconstituit are o dinamică descendentă.
Comparativ cu alte reconstituiri regionale – Călimani și emisfera nordică se observă existența unor perioade cu dinamică similară, dar și perioade cu variație contrară. Similitudinea cea mai bună se observă cu reconstituirea din Călimani, însă între cronologia noastră și cele utilizate pentru comparație există diferențe privind metoda de standardizare și calcul statistic al funcțiilor de transfer.
Interpretarea acestei reconstituiri a regimului termic din Munții Rodnei trebuie realizată în contextul metodei de standardizare utilizată și a modelului regresiv aplicat. Cronologia propusă reflectă relativ fidel semnalul climatic de înaltă frecvență, respectiv frecvență medie, însă nu surprinde variația de joasă frecvență. Acest fapt se datorează extragerii variației multiseculare atât prin perioada funcției spline aplicate (cu lungime medie de 80-100 ani) cât prin lungimea relativ redusă a seriilor individuale (150-200 ani). Reconstituirea regimului termic din sezonul de vegetație din Munții Rodnei constituie o cronologie relevantă pentru variabilitatea intra-anuală, respectiv pentru semnalul climatic de înaltă frecvență.
Activitățile de cercetare derulate în prezenta carte sunt în principal cercetări fundamentale, vizând analiza integrată și complexă a relației dintre procesele de creștere radială și factorii meteorologici în condițiile ecosistemelor forestiere montane de pe clina nordică a Munților Rodnei. Cu toate că cercetările au un caracter preponderent fundamental, rezultatele obținute constituie informații importante pentru fundamentarea adecvată a planurilor de management a ecosistemelor forestiere din zona de studiu, mai ales în condițiile restricțiilor impuse de statutul de arie protejată.
Această carte prin metodologia de cercetare, materialul dendrocronologic utilizat, și mai ales prin modul de analiză statistică și interpretare a rezultatelor obținute reprezintă un model de studiu dendroclimatic integrat, aplicabil și în cazul altor zone de studiu. De asemenea prin noile metode statistice aplicate, precum și prin specia nou abordată (jneapăn) lucrarea constituie un modest pas înainte în cunoașterea specificității dendrocronologice a ecosistemelor forestiere carpatine.
Bibliografie
Alexandrescu, A.F., 1995, Elaborarea de serii dendrocronologice pe termen lung la molid și brad. Referat științific final. I.C.A.S. București. 89 p.
Barbu, I., 1991, Moartea bradului. Ed. Ceres. București, 276 p.
Bitvinskas, T.T., 1974, Dendroclimatic research. Gidrometeoizdat Publishing House. Leningrad.172 p.
Bouriaud, O., Leban, J.M., Bert, D., Deleuze, C., 2005, Intraannual variations in climate influence growth and wood density of Norway spruce. Tree Physiology 25:651–660.
Bouriaud, O., Popa I., 2009, Comparative dendroclimatical study of Scots pine (Pinus sylvestris L.) Norway spruce (Picea abies Karst.) and Silver fir (Abies alba Mill.) in a Vrancea Mountains, Eastern Carpathian. Trees 23:95-106.
Briffa, K.R., 2000, Annual climate variability in the Holocene: Interpreting the message of ancient trees. Quaternary Sci. Rev. 19:87–105.
Briffa, K.R., Bartholin, T.S., Eckstein, D., Jones, P.D., Karle´n, W., Schweingruber, F.H., Zetterberg, P., 1990, A 1,400-year tree-ring record of summer temperatures in Fennoscandia. Nature 346:434–439.
Briffa, K.R., Jones, P.D., 1990, Basic chronology statistics and assesment. În: Cook, E., Kairiukstis, L., (eds.) Methods of Dendrochronology: Applications in the Environmental Sciences Kluwer Academic, 137-152.
Briffa, K.R., Osborn, T.J., Schweingruber, F.H., 2004, Large-scale temperature inferences from tree rings: a review. Global Planet Change 40:11–26.
Briffa, K.R., Osborn, T.J., Schweingruber, F.H., Jones, P.D., Shiyatov, S.G., Vaganov, E.A., 2002, Tree-ring width and density data around the Northern Hemisphere: part 2, spatio-temporal variability and associated climate patterns. The Holocene 12:759-789.
Briffa, K.R., Schweingruber, F.H., Jones, P.D., Osborn, T.J., Shiyatov, S.G., Vaganov, E.A., 1998, Reduced sensitivity of recent tree-growth to temperature at high northern latitudes. Nature 391:678–682.
Briffa, K.R., Jones, P.D., Schweingruber, F.H., Shiyatov, S.G., Cook, E.R., 1995, Unusual 20th-century summer warmth in a 1000-year temperature record from Siberia. Nature 376:156–159.
Brohan, P., Kennedy, J.J., Haris, I., Tett, S.B., Jones, P.D., 2006, Uncertainty estimates in regional and global observed temperature changes: a new dataset from 1850. J. Geophysical Research 111: D12106.
Büntgen, U., Esper, J., Frank, D.C., Nicolussi, K., Schmidhalter, M., 2005, A 1052-year tree-ring proxy for Alpine summer temperatures. Climate Dynamics 25:141-153.
Büntgen, U., Frank, D.C., Schmidhalter, M., Neuwirth, B., Seifert, M., Esper, J., 2006, Growth/climate response shift in a long subalpine spruce chronology. Trees 20:99–110.
Büntgen, U., Frank, D., Kaczka, R., Verstege, A., Zwijacz-Kozica, T., Esper, J., 2007, Growth response to climate in a multi-species tree-ring network in the Western Carpathian Tatra Mountains, Poland and Slovakia. Tree Physiology 27:689-702.
Carrer, M., Urbinati, C., 2004, Age-dependent tree-ring growth response to climate in Larix decidua and Pinus cembra. Ecology 85:730–740.
Carrer, M., Urbinati, C., 2006, Long-term change in the sensitivity of tree-ring growth to climate forcing in Larix decidua. New Phytol. 170:861–872.
Carrer, M., Nola, P., Eduard, J., Motta, R., Urbinati, C., 2007, Regional variability of climate-growth relationships in Pinus cembra high elevation forests in the Alps. Journal of Ecology 95:1072-1083.
Cejkova, A., Kolar, T., 2009, Extreme radial growth reaction of Norway spruce along an altitudinal gradient in the Sumava Mountains. Geochronometria 33:41-47.
Cenușă, R., 1992, Cercetări asupra structurii, volumului ecologic și succesiunii ecosistemelor forestiere de limită altitudinală din Carpații nordici Călimani și Giumalău. Rezumatul tezei de doctorat. A.S.A.S. 45 p.
Cenușă, R., 1996, Probleme de ecologie forestieră. Aplicații la molidișurile naturale din Bucovina. Universitatea Ștefan cel Mare. Suceava 165 p.
Coldea, G., 1990, Munții Rodnei. Studiu geobotanic. Ed. Acad. RSR, București. 183 p.
Cook, E.R., Krusic, P.J., 2006, ARSTAN4.1b_XP. http://www.ldeo.columbia.edu.
Cook, E.R., Briffa, K.R., Meko, D.M., Graybill, D.A., Funkhouser, G., 1995, The “segment length curse” in long tree-ring chronology development for palaeoclimatic studies. Holocene 5:229-237.
Cook, E.R., Kairiukstis, L.A. (eds.), 1990, Methods of dendrochronology. Applications in the enviromnental sciences. Kluwer Academic Publishers. Dordrecht. 394 p.
Cook, E.R., Peters, K., 1981, The smoothing spline: a new approach to standardizing forest interior tree-ring width series for dendroclimatic studies. Tree-Ring Bulletin 41:45-53.
Corona, E., 1983, Dendrochronologia in Italia. Dendrochronologia 1:21-35.
Corona, E., 1986, Dendrochronologia: Principi e applicazioni. Atti del seminario tenuto a Verona nei giorni 14 e 15 novembre 1984. Verona. Istituti italiano di dendrochronologia. 103 p.
Cropper, J.P.,1979, Tree-ring skeleton plotting by computer. Tree Ring Bulletin 39:47-54.
D'Arrigo, R., Wilson, R., Jacoby, G., 2006, On the long-term context for late twentieth century warming. J. Geophys. Res. 111.D03103.
Decei, I., și colaboratorii, 1977, Cercetări privind determinarea cuantumului pierderilor de masă lemnoasă la arborii de gorun și stejar pedunculat afectați de uscare. Referat științific final. I.C.A.S. București.
Desplanque, C., Rolland, C., Michalet, R., 1998, Dendroecologie comparee du sapin blanc (Abies alba) et de l’epicea commun (Picea abies) dans une vallee alpine de France. Can. J. For. Res. 28:737–748.
Desplanque, C., Rolland, C., Schweingruber, F.H., 1999, Influence of species and abiotic factors on extreme tree ring modulation: Picea abies and Abies alba in Tarentaise and Maurienne (French Alps). Trees 13:218–227.
Dissescu, R., 2006, Dendrocronologia românească și pionierii ei. Universul Ingineresc (http://www.agir.ro/univers-ingineresc/dendrocronologia_rom_neasca_si_pionierii _ei_1024.html accesat ianuarie 2010).
Dittmar, C., Elling, W., 1999, Jahrringbreite von Fichte und Buche in Abhängigkeit von Witterung und Höhenlage (Radial growth of Norway spruce and European beech in relation to weather and altitude). Forstwissenschaftliches Centralblatt 118:251-270.
Dobbertin, K.M., Grissino-Mayer, H.D., 2004, The online bibliography of dendrochronology. Dendrochronologia 21:85–90.
Dobbertin, K.M., Grissino-Mayer, H.D., 2004, The bibliography of dendrochronology and the glossary of dendrochronology: two new online tools for tree-ring research. Tree-ring Research 60:101-104.
Doniță, N., Chiriță, C., Stănescu, V., și colaboratorii, 1990, Tipuri de ecosisteme forestiere din România. ICAS. Seria a II-a. CMDPA. București. 390 p.
Doniță, N., Popescu, A., Paucă-Comănescu, M., Mihăilescu, S., Biriș, I.A., 2005, Habitatele din România. Edit. Tehnică Silvică. București. 500 p.
Douglass, A.E., 1941. Crossdating in dendrochronology. Journal of Forestry 39:825-831.
Dumitriu-Tătăranu, I., Ghelmeziu, N., Florescu, I., Milea, I., Moș, V., Tocan, M., 1983, Estimarea calității lemnului prin metoda carotelor de sondaj. Editura Tehnică. București. 348 p.
Eckstein, D., Aniol, R.W., 1981, Dendroclimatological reconstruction of the summer temperatures for an alpine region. Mitt. Forstl. Bundesvers. Wien 142:391–398.
Eckstein, D., Bronger, J., Bauch, J., 1975, Tree-ring research in the Netherlands. Tree-ring Bulletin 35:1-13.
Eckstein, D., Krause, C., Bauch, J., 1989, Dendroecological investigation of Spruce trees (Picea abies L. Karst.) of different damage and canopy classes. Holzforschung
43:411-417.
Eckstein, D., Wrobel, S., 1983, Dendrochronologie in Europe. Dendrochronologia 1:9-20.
Efron, B., 1987, Better bootstrap confidence intervals. J. Amer. Stat. Assoc. 82:171–185.
Esper, J., Cook, E.R., Schweingruber, F.H., 2002, Low–frequency signals in Long Tree–Ring Chronologies for reconstructing past temperature variability. Science 295:2250–2252.
Esper, J., Frank, D.C., Wilson, R.J.S., Briffa, K.R., 2005, Effect of scaling and regression on reconstructed temperature amplitude for the past millennium. Geophysical Research Letters 31.
Esper, J., Wilson, R.J.S., Frank, D.C., Moberg, A., Wanner, H., Luterbacher, J., 2005, Climate: past ranges and future changes. Quaternary Science Reviews 24:2164-2166.
Esper, J., Niederer, R., Bebi, P., Frank, D., 2008, Climate signal age effects-evidence from young and old trees in the Swiss Engadin. Forest Ecology and Management 255:
3783-3789.
Flocea, M., 1992, Cercetări auxologice și dendrocronologice în arboretele de molid cu fenomene de uscare anormală. Referat științific final. I.C.A.S. Câmpulung Moldovenesc. 42 p.
Frank, D., Esper, J., 2005, Characterization and climate response patterns of a high-elevation, multi-species tree-ring network in the European Alps. Dendrochronologia 22:107–121.
Frank, D., Esper, J., Cook, E.R., 2007, Adjustment for proxy number and coherence in a large-scale temperature reconstruction. Geophysical Research Letters 34.
Frank, D.C., Esper, J., 2005, Temperature reconstructions and comparisons with instrumental data from a tree-ring network for the European Alps. Int. J. Climatol. 25:1437–1454.
Fritts, H.C., 1976, Tree ring and climate. Academic press, London, 567 p.
Fritts, H.C., 1991, Reconstructing large-scale climatic patterns from tree-ring data. Tucson. University of Arizona Press. 286 p.
Fritts, H.C., 2003. Precon v. 5.17. http://www.ltrr.arizona.edu/people/Hal/ dlprecon.html (accesat în 2009).
Gedalof, Z., Smith, D.J., 2001, Dendroclimatic response of mountain hemlock (Tsuga mertensiana) in Pacific North America. Canadian Journal of Forest Research 31:322–332.
Giurgiu, V., 1972, Metode ale statisticii matematice aplicate în silvicultură. Ed.Ceres. București. 567 p.
Giurgiu, V., 1967, Studiul creșterilor la arborete. Ed. Agro-silvică. București. 322 p.
Giurgiu, V., 1974, Cercetări privind variația ciclică a creșterilor la arbori. Studii și cercetări. ICAS. XXX:261-275.
Giurgiu, V., 1977, Variația creșterilor la arbori, starea timpului și anii de secetă. Academia de științe Agricole și Silvice. Buletin informativ 5:222-235.
Giurgiu, V., 1979, Dendrometrie și auxologie forestieră. Editura Ceres. București. 692 p.
Giurgiu, V., 1987, Dendrocronologia ca metodă de cercetare a istoriei poporului român. Pădurea și poporul român. Academia Română. Filiala Cluj.
Gonzalez, I.G., 2001, Weiser: a computer program to identify event and pointer years in dendrochronological series. Dendrochronologia 19:239-244.
Gonzalez, I.G., 2008, Comparison of different distance measures for cluster analysis of tree-ring series. Tree-ring research 64:27-37.
Graslund, M., 1984, The history of dendrochronology in the Nordic Countries. Dendrochronologia 2:31-62.
Grissino-Mayer, H.D., 1997, Computer assisted independent observer verification of tree-ring measurements. Tree Ring Bulletin 54:29-41.
Grissino-Mayer, H.D., 2001, Evaluating crossdating accuracy: A manual and tutorial for the computer program COFECHA. Tree-Ring Research 57:205-221.
Grudd, H., Briffa, K.R., Karlen, W., Bartholin, T.S., Jones, P.D., Kromer, B., 2002, A 7400-year tree-ring chronology in northern Swedish Lapland: natural climatic variability expressed on annual to millennial timescales. The Holocene 12:657-666.
Grynaeus, A., 1995, Dendrochronological Research in Hungary (Present Status as of May 1995 and Future Development). Dendrochronologia 13:135-138.
Guiot, J., Nicault, A., Rathgeber, C., Edouard, J.L., Guibal, E., Pichard, G., Till, C., 2005, Last-millennium summer temperature variations in western Europe based on proxy data. The Holocene 15:489–500.
Hapca, I., 2004, Contribuții dendrometrice, auxologice și la studiul lemnului în arborete de molid de la limita superioară a pădurii din nordul Carpaților Orientali. Teză de doctorat. Universitatea Ștefan cel Mare Suceava. 285 p.
Helama, S., Lindholm, M., Timonen, M., Eronen, M., 2004, Detection of climate signal in dendrochronological data analysis: a comparison of tree-ring standardization methods. Theoretical and Applied Climatology 79:239-254.
Hillam, J., 1998, Dendrochronology: guidelines on producing and interpreting dendrochronological dates. Ancient Monuments Laboratory. English Heritage. London. 35 p.
Hofgaard, A., Wilmann, B., 2002, Plant distribution pattern across the forest–tundra ecotone: the importance of treeline position. Ecoscience 9:375–385.
Holmes, R.L., 1983, Computer-assisted quality control in tree-ring dating and measurement. Tree Ring Bulletin 43:69-75.
Horodnic, S., 2004, Elemente de biostatistica forestieră. Editura Universității Suceava. 158 p.
Hughes, M.K., Kelly, P.M., Pilcher, J.R. (eds.), 1982, Climate from tree rings. Cambridge University Press. 223 p.
Iacob, I.C., 1998, Cercetări auxologice în arboreta naturale pluriene de fag cu rășinoase din Bucegi și Piatra Craiului. Rezumat teză de doctorat. Universitatea Ștefan cel Mare. Suceava. 60 p.
Ianculescu, M., Tissescu, A., 1989, Cercetări auxologice și dendrocronologice în arboretele de brad afectate de fenomenul de uscare. I.C.A.S. Seria II. București. 87 p.
Ianculescu, M., 1975, Aspecte metodologice privind determinarea pierderilor de creștere în diametru la arboretele poluate. M.E.F.M.C. Studii și Cercetări. Silvicultură. Seria I. XXXIII. București.
Ianculescu, M., 1987, Cercetări privind dinamica fenomenului de poluare industrială a pădurilor din zona Copșa Mică. Referat științific final. ICAS, București.
IPCC, 2007, Climate Change 2007. The Physical Science Basis. 996 p.
Jolliffe, I.T., 2002, Principal component analysis. Springer. 487 p.
Jones, P.D., Lister, D., 2004, The development of monthly temperature series for Scotland and Northern Ireland. Int. J. Climatol. 24:569-590.
Jones, P.D., Mann, M.E., 2004, Climate over past millennia. Rev Geophys 42:RG2002.
Jones, P.D. și alți 30 co-autori, 2009, High-resolution palaeoclimatology of the last millennium: a review of current status and future prospects. The Holocene 19:3-49.
Kaennel, M., Schweingruber, F.H., 1995, Multilingual glossary of dendrochronology. Terms and definitions in English, German, French, Spanish, Italian, Portuguese, and Russian. Birmensdorf. Swiss Federal Institute for Forest, Snow and Landscape Research. 467 p.
Kairiukstis, L., Shiyatov, S., 1990, Dendrochronology in the USSR. În Cook, E.R., Kairiukstis, L.A. (eds.). Methods of dendrochronology. Applications in the enviromnental sciences. Kluwer Academic Publishers. Dordrecht. 13-17.
Kern, Z., Popa, I., 2008, Changes of Frost Damage and Treeline Advance for Swiss Stone Pine in the Calimani Mts. (Eastern Carpathians, Romania). Acta Silv. Lign. Hung. 4:39-48.
Kern, Z., Popa, I., Varga, Z., Széles, É., 2009, Degraded temperature sensitivity of a stone pine chronology explained by dendrochemical evidences. Dendrochronologia 27:121-128.
Koprowski, M., Zielski, A., 2006, Dendrochronology of Norway spruce (Picea abies (L.) Karst.) from two range centres in lowland Poland. Trees 20:383-390.
Körner, Ch., Paulsen, J., 2004, A world-wide study of high altitude treeline temperatures. J. Biogeogr. 31:713-732.
Kroupova, M., 2002, Dendroecological study of spruce growth in regions under long-term air pollution load. Journal of Forest Science 48:536–548.
Lara, A., Aravena, J.C., Villalba, R., Luckman, B., Wilson, R., 2001, Dendroclimatology of high-elevation Nothofagus pumilo forests at their northern distribution limit in the central Andes of Chile. Can.J.For.Res. 31:925-936.
Laurent, M., Antoine, N., Joel, G., 2003, Effects of different thinning intensities on drought response in Norway spruce (Picea abies (L.) Karst.). Forest Ecology and Management 183:47-60.
Lebourgeois, F., 2007, Climatic signal in annual growth variation of silver fir (Abies alba Mill.) and spruce (Picea abies Karst.) from the French Permanent Plot Network (RENECOFOR). Ann. For. Sci. 64:333-343.
Leonelli, G., Pelfini, M., Battipaglia, G., Cherubini, P., 2009, Site-aspect influence on climate sensitivity over time of a high-altitude Pinus cembra tree-ring network. Climatic Change 96:185-201.
Levanic, T., 2010, Euro-Cataloue. Database of European Tree-Ring Chronologies. http://www.dendro.bf.uni-lj.si/first.html (accesat ianuarie 2010)
Makinen, H., Nojd, P., Kahle, H., Neumann, U., Tveite, B., Mielikainen, K., Rohle, H., Spiecker, H., 2002, Radial growth variation of Norway spruce (Picea abies (L.) Karst.) across latitudinal and altitudinal gradients in central and northern Europe. Forest Ecology and Management 171:243-259.
Makinen, H., Nojd, P., Mielikainen, K., 2001, Climatic signal in annual growth variation in damaged and healthy stands of Norway spruce (Picea abies (L.) Karst.) in southern Finland. Trees 15:177-185.
Mann, M.E., Bradley, R.S., Hughes, M.K., 1998, Global-scale temperature patterns and climate forcing over the past six centuries. Nature 392:779–787.
Mann, M.E., Bradley, R.S., Hughes, M.K., 1999, Northern Hemisphere Temperature during the past millennium: inferences, uncertainties and limitations. Geophys. Res. Lett. 26:759–762.
Mann, M.E., Jones, P.D., 2003. Global surface temperatures over the past two millennia. Geophys. Res. Lett. 30:1820.
McIntryre, S., McKitrick, R., 2003, Corrections to the Mann et al. (1998). Proxy-data based and northern hemispheric average temperature series. Energy and environment 14:751–771.
McKenzie, D., Hessl, A.E., Peterson, D.L., 2001, Recent growth of conifer species of western North America: assessing spatial patters of radial growth trends. Can.J.For.Res. 31:526-538.
Meier, N., Rutishauser, T., Pfister, C., Wanner, H., Luterbacher, J., 2007, Grape harvest dates as a proxy for Swiss April to August temperature reconstructions back to AD 1480. Geophys. Res. Lett. 34:L20705.
Meyer, F.D., 1999, Pointer years analysis in dendroecology: a comparison of methods. Dendrochronologia 16–17:193–203.
Miina, J., 2000, Dependence of tree-ring, earlywood and latewood indices of Scots pine and Norway spruce on climatic factors in eastern Finland. Ecological Modelling
132:259-273.
Mitchell, T.D., Jones, P.D., 2005, An improved method of constructing a database of monthly climate observations and associated high-resolution grids. Int J Climatol 25:693-712.
Motta, R., Nola, P., 2001, Growth trends and dynamics in sub-alpine forest stands in the Varaita Valley (Piedmont, Italy) and their relationship with human activities and global changes. Journal of Vegetation science 12:219-230.
Neuwirth, B., Esper, J., Schweingruber, F., Winiger, M., 2004, Site ecological differences to the climatic forcing of spruce pointer years from the Lotschental Switzerland. Dendrochronologia 21:69-78.
Nicolussi, K., Bortenschlager, S., Korner, C., 1995, Increase in tree-ring width in subalpine Pinus cembra from the central Alps that may be CO2-related. Trees 9:181-189.
Nicolussi, K., Kaufmann, M., Melvin, T., Plicht, J., Schiebling, P., Thurner, A., 2009, A 9111 year long conifer tree-ring chronology for the European Alps: a base for environmental and climatic investigations. The Holocene 19:909-920.
Nicolussi, K., Kaufmann, M., Patzelt, G., Plicht, J., Thurner, A., 2005, Holocene tree-line variability in the Kauner Valley, Central Eastern Alps, indicated by dendrochronological analysis of living trees and subfossil logs. Veget. Hist. Archaeobot. 14:221-234.
NOAA/NCDC, 2010, World Data Center for Paleoclimatology. Boulder,Colorado,USA.http://www.ncdc.noaa.gov/paleo/treering.html (accesat ianuarie 2010).
Oberhuber, W., 2004, Influence of climate on radial growth of Pinus cembra within the alpine timberline ecotone. Tree physiology 24:291-301.
Oberhuber, W., Kofler, W., Pfeifer, K., Seeber, A., Gruber, A., Wieser, G., 2008, Long-term changes in tree-ring-climate relationships at Mt. Patscherkofel (Tyrol, Austria) since the mid-1980s. Trees 22:31-40.
Oberhuber, W., Stumbock, M., Kofler, W., 1998, Climate tree-growth relationships of Scots pine stands (Pinus sylvestris L.) exposed to soil dryness. Trees 13:19–27.
Oldenborgh, G.J., Burgers, G., 2005, Searching for decadal variations in ENSO precipitation teleconnections. Geophys. Res. Lett. 32:L15701.
Pallardy, S., Kozlowski, T., 2008, Physiology of woody plants. Third edition. Academic Press. 464 p.
Pânzaru, G., Soran, V., 1983, Dendroecologia zâmbrului (Pinus cembra L.) din Rezervația Biosferei Pietrosul Mare, Munții Rodnei. Rezervația naturală Pietrosul Rodnei la 50 de ani. Baia Mare.
Pelfini, M., Leonelli, G., Santilli, M., 2006, Climatic and environmental influences on Mountains pine (Pinus montana Miller) growth in the Central Italian Alps. Artic, Antartic and Alpine Research 38:614-623.
Petitcolas, V., Rolland, C., Michaelet, R., 1997, Croissance de l’epicea, du meleze, du pin cembro et du pin a chrochets en limite superiore de la forest dans quatre regions des Alpes francaises. Ann. Sci. For. 54:731-745.
Pfeifer, K., Kofler, W., Oberhuber, W., 2005, Climate related causes of distinct radial growth reductions in Pinus cembra during the last 200 yr. Veget. Hist. Archaeobot.
14:211-220.
Pfister, C., Brázdil, R., Barriendos, M., 2002, Reconstructing past climate and natural disasters in Europe using documentary evidence. PAGES News 10:6-8.
Pichler, T., Nicolussi, K., Goldenberg, G., 2009, Dendrochronological analysis and dating of wooden artefacts from the prehistoric copper mine Kelchalm/Kitzbühel (Austria). Dendrochronologia 27:87-94.
Piovesan, G., Biondi, F., Bernabei, M., Di Filippo, A., Schirone, B., 2005, Spatial and altitudinal bioclimatic zones of the Italian peninsula identified from a beech (Fagus sylvatica L.) tree-ring network. Acta Oecologica 27:197–210.
Polge, H., 1963, Une nouvelle méthode de détermination de la texture du bois: l’analyse densitométrique de clichés radiographiques. Annales des Sciences Forestieres 20:531-581.
Popa, I., Kern, Z., Balázs, N., 2006, Frost ring: a biological indicator of widespread freezing days, and 1876 AD as a case study from Călimani Mts., Romania. Proceedings of the Romanian Academy. Series B: Chemistry, Life Sciences and Geosciences 8: 55-60.
Popa, C., 2007, Cercetări privind structura și dendrocronologia ecosistemelor cu Pinus cembra L. din Munții Rodnei. Teză de doctorat. Universitatea Ștefan cel Mare Suceava. 241 p.
Popa, I., 2002, Elaborarea de serii dendrocronologice pentru molid, brad și gorun cu aplicabilitate în dendroclimatologie și dendroecologie. Referat științific final. ICAS. Câmpulung Moldovenesc. 136 p.
Popa, I., 2003, Analiza dendroecologică a regimului perturbărilor în pădurile din nordul Carpațiilor Orientali. Bucovina Forestieră 1:17-30.
Popa, I., 2004, Dendrocronologia în România. Realizări și perspective. În Giurgiu, V., (eds.): Silvologie, vol. IIIA. Editura Academiei Romne. 187-227.
Popa, I., 2004, Fundamente metodologice și aplicații de dendrocronologie. Editura Tehnică Silvică. 200 p.
Popa, I., 2005, Cu privire la reconstituirea dinamicii istorice a regimului termic al lunii iunie în Munții Rodnei. Revista pădurilor 4:21-28.
Popa, I., 2005, Dendroclimatological research at Norway spruce (Picea abies (L.) Karst) and Swiss stone pine (Pinus cembra L.) from Rodna Mountains. Proceedings of the Romanian Academy. Series B: Chemistry, Life Sciences and Geosciences. 7:65-70.
Popa, I., 2009, Variația zilnică a dimensiunilor trunchiului la molid și zâmbru în Munții Călimani. Revista pădurilor 3:17-22.
Popa, I., Cheval, S., 2007, Early winter temperature reconstruction of Sinaia area (Romania) derived from tree-rings of silver fir (Abies alba Mill.). Romanian Journal of Meteorology 9:47-54.
Popa, I., Kern, Z., 2009, Millennial summer temperature reconstruction inferred from tree ring records for Calimani Mts. (Eastern Carpathians, Romania). Climat dynamics 32:1107-1117.
Rapp, D., 2008, Assessing climate change. Temperatures, solar radiation and heat balance. Springer. 374 p.
Rinntech, 2005, TSAP User reference. 110 p.
Roibu, C., Popa, I., 2006, Serie dendrocronologică pentru fag (Fagus sylvatica) din zona Tătăruși (Iași). Revista pădurilor 4:18-20.
Rolland, C., 2002, Decresing teleconnections with inter-site distance in monthly climatic data and tree-ring width networks in a mountainous Alpine area. Theor. Appl. Climatol. 71:63-75.
Rolland, C., Petitcolas, V., Michalet, R., 1998, Changes in radial tree growth for Picea abies, Larix deciduas, Pinus cembra and Pinus uncinata near the alpine timberline since 1750. Trees 13:40-53.
Rutherford, S., Mann, M.E., Osborn, T.J., Bradley, R.S., Briffa, K.R., Hughes, M.K., Jones, P.D., 2005, Proxy-based Northern Hemisphere surface temperature reconstructions: sensitivity to method, predictor network, target season and target domain. J. Climate 18:2308-2329.
Rybnicek, M., Cermak, P., Kolar, T., Premyslovska, E., Zid, T., 2009, Influence of temperature and precipitation on radial increment of Orlicke hory Mts. spruce stands at altitude over 800 m a.s.l.. Journal of Forest Science 55:257-263.
Sass, U., Eckstein, D., 1995, The variability of vessel size in beech (Fagus sylvatica L) and its ecophysiological interpretation. Trees 9:247–252.
Schleser, G.H., Helle, G., Lücke, A., Vos, H., 1999, Isotope signals as climate proxies: the role of transfer functions in the study of terrestrial archives. Quaternary Science Reviews 18:927-943.
Schmatz, D.R., Ghosh, S., Heller, I., 2001, Tree Ring Web and alternative chronologies. În: Kaennel, M., Braker, O.U. (eds.): International Conference Tree Rings and People. Davos, 22-26 September 2001, Abstracts. Birmensdorf. Swiss Federal Research Institute WSL. p. 120. (http://www.wsl.ch/dendro/dendrodb.html accesat ianuarie 2010).
Schweingruber, F.H., 1985, Dendroecological zones in the coniferous forests of Europe. Dendrochronologia 3:67-75.
Schweingruber, F.H., 1988, A new dendroclimatological network for western North America. Dendrochronologia 6:171-178.
Schweingruber, F.H., 1996, Tree Rings and Environment. Dendroecology. Birmensdorf. Swiss Federal Institute for Forest, Snow and Landscape Research. 609 p.
Schweingruber, F.H., Eckstein, D., Serre-Bachet, F., Braker, O.U., 1990, Indentification, presentation and interpretation of event years in dendrochronology. Dendrochronologia 8:9-39.
Seghedin, T., 1977, Parcul Național al Munților Rodnei. Ocrotirea Naturii și a Mediului Înconjurător. 21:13-22.
Semeniuc, A., Popa, I., 2009, Posibilități de evaluare a fazelor de formare a inelului anual prin tehnici de xilologie. Revista pădurilor 4:13-16.
Sidor, C., 2009, Relația climat-arbore în ecosistemele de la limita superioară a pădurii, evaluată prin tehnici de dendroclimatologie și xilologie. Teză de doctorat. Universitatea Ștefan cel Mare Suceava. 183 p.
Sidor, C., Popa, I., 2007, Analiza comparativă a răspunsului dendroclimatologic al molidului, bradului și pinului silvestru din Carpații de Curbură. Revista pădurilor 3:3-8.
Soran, V., Andreica, A., Bercea, V., Știrban, M., 1978, Dendrocronologia și dendroecologia jneapănului în Munții Maramureșului. În Preda V. (eds.) Acțiuni umane asupra jnepenișurilor din Munții Maramureșului, din Munții Rodnei și din alte zone ale Transilvaniei. Cluj-Napoca. 67-75.
Soran, V., Andreica, A., Bercea,V., 1985, Dendrocronologia și dendroecologia jneapanului din Rezervația științifică a Parcului național Retezat. Ocrotirea Naturii și a Mediului Înconjurător 29:23-32.
Soran,V., Andreica, A., Garlea, D., Bercea, V., 1981, Cercetări asupra dendrocronologiei și dendroecologiei zâmbrului (Pinus cembra L.) din rezervația științifică a Munților Retezat. Ocrotirea Naturii și a Mediului Înconjurător 25:27-37.
Stokes, M.A., Smiley, T.L., 1968, An introduction to tree-ring dating. Tuscon. University Arizona Press. 73 p.
Tabachnick, B.G., Fidell, L.S., 2007, Using multivariate statistics. Editura Pearson. New York. 980 p.
Timiș, V., Popa, I., 2005, Serie dendrocronologică de referință pentru zâmbru (Pinus cembra) din Masivul Pietrosu, Munții Rodnei. Revista pădurilor 5:19-22.
Timiș-Gânsac Voichița, 2008, Dendrochronological series for Norway Spruce from Pietrosu Massif –Rodna Mountains. Analele Universității din Oradea, Fascicula Protecția Mediului XIII: 351-356
Timiș-Gânsac Voichița, 2009, Dendrochronological series for Mountain Pine from Pietrosu Massif – Rodna Mountains. Analele Universității din Oradea, Fascicula Protecția Mediului XIV: 620-623
Timiș-Gânsac Voichița, 2010, Master dendrochronological series for stone pine (Pinus Cembra l.) and spruce (Picea abies (l.) karst.) from Rodna Mountain. Analele Universității din Oradea, Fascicula Protecția Mediului 15:526-529.
Timiș Voichița, Popa, I., 2010, Spatial variability of dendrochronological series from Rodna Mountains (eastern Carpathians – Romanian, Proceedings of Romanian Academy Series B: Chemistry, Life Science and Geoscience, 2: 167–170.
Timiș-Gânsac Voichița, 2010, Cercetări dendroecologice și dendroclimatologice la molid, zâmbru și jneapăn din escosisteme forestiere de limită din Parcul Național Munții Rodnei. Teză de doctorat. Universitatea Ștefan cel Mare Suceava. 154p.
Tissescu, A., 1990, Cercetări privind elaborarea seriilor dendrocronologice la gorun – Quercus petraea (Matt.) Liebl. și stejar penduculat – Quercus robur L.. Revista pădurilor 105:26-31.
Toader, T., Dumitru, I. (eds.), 2004, Pădurile României. Parcuri naționale și parcuri naturale. Editura Intact Bucuresti. 295p.
Topor, N., Stoica, C., 1965, Tipuri de circulație și centri barici de acțiune atmosferică deasupra Europei. C.S.A. I.M. București.
Tranquillini, W., 1979, Physiological ecology of the alpine timberline. Tree existence in high altitudes with special reference to the European Alps. Ecological studies 31.
Vitas, A., 1998, Dendroclimatological research of spruce forests in the west and central Lithuania. Master Thesis. Vytautas Magnus University. Kaunas. 60 p.
Vittoz, P., Rulence, B., Largey, T., Frelechoux, F., 2008, Effects of climate and land-use change on the establishment and growth of cembran pine (Pinus cembra L.) over the altitudinal treeline ecotone in the Central Swiss Alps. Artic, Antartic and Alpine Research 40:225-232.
Wieser, G., Tausz, M., 2007, Trees at their upper limit. Treelife limitation at the alpine timberline. Series: Plant ecophysiology. Springer. Berlin. 233 p.
Wigley, T.M.L., Briffa, K.R., Jones, P.D., 1984, On the average value of correlated time series, with applications in dendroclimatology and hydrometeorology. Journal of Climate and Applied Meteorology 23:201–213.
Wimmer, R., Grabner, M., 2000, A comparison of tree-ring features in Picea abies as correlated with climate. IAWA Journal 21:403-416.
WMO, 1989, Calculation of monthly and annual 30-year standard normals. WCDP No. 10. WMO-TD/No. 341, Geneva.
Zanzi, A., Pelfini, M., Muttoni, G., Santilli, M., Leonelli, G., 2007, Spectral analysis on mountain pine tree-ring chronologies. Dendrochronologia 24:145-154.
Bibliografie
Alexandrescu, A.F., 1995, Elaborarea de serii dendrocronologice pe termen lung la molid și brad. Referat științific final. I.C.A.S. București. 89 p.
Barbu, I., 1991, Moartea bradului. Ed. Ceres. București, 276 p.
Bitvinskas, T.T., 1974, Dendroclimatic research. Gidrometeoizdat Publishing House. Leningrad.172 p.
Bouriaud, O., Leban, J.M., Bert, D., Deleuze, C., 2005, Intraannual variations in climate influence growth and wood density of Norway spruce. Tree Physiology 25:651–660.
Bouriaud, O., Popa I., 2009, Comparative dendroclimatical study of Scots pine (Pinus sylvestris L.) Norway spruce (Picea abies Karst.) and Silver fir (Abies alba Mill.) in a Vrancea Mountains, Eastern Carpathian. Trees 23:95-106.
Briffa, K.R., 2000, Annual climate variability in the Holocene: Interpreting the message of ancient trees. Quaternary Sci. Rev. 19:87–105.
Briffa, K.R., Bartholin, T.S., Eckstein, D., Jones, P.D., Karle´n, W., Schweingruber, F.H., Zetterberg, P., 1990, A 1,400-year tree-ring record of summer temperatures in Fennoscandia. Nature 346:434–439.
Briffa, K.R., Jones, P.D., 1990, Basic chronology statistics and assesment. În: Cook, E., Kairiukstis, L., (eds.) Methods of Dendrochronology: Applications in the Environmental Sciences Kluwer Academic, 137-152.
Briffa, K.R., Osborn, T.J., Schweingruber, F.H., 2004, Large-scale temperature inferences from tree rings: a review. Global Planet Change 40:11–26.
Briffa, K.R., Osborn, T.J., Schweingruber, F.H., Jones, P.D., Shiyatov, S.G., Vaganov, E.A., 2002, Tree-ring width and density data around the Northern Hemisphere: part 2, spatio-temporal variability and associated climate patterns. The Holocene 12:759-789.
Briffa, K.R., Schweingruber, F.H., Jones, P.D., Osborn, T.J., Shiyatov, S.G., Vaganov, E.A., 1998, Reduced sensitivity of recent tree-growth to temperature at high northern latitudes. Nature 391:678–682.
Briffa, K.R., Jones, P.D., Schweingruber, F.H., Shiyatov, S.G., Cook, E.R., 1995, Unusual 20th-century summer warmth in a 1000-year temperature record from Siberia. Nature 376:156–159.
Brohan, P., Kennedy, J.J., Haris, I., Tett, S.B., Jones, P.D., 2006, Uncertainty estimates in regional and global observed temperature changes: a new dataset from 1850. J. Geophysical Research 111: D12106.
Büntgen, U., Esper, J., Frank, D.C., Nicolussi, K., Schmidhalter, M., 2005, A 1052-year tree-ring proxy for Alpine summer temperatures. Climate Dynamics 25:141-153.
Büntgen, U., Frank, D.C., Schmidhalter, M., Neuwirth, B., Seifert, M., Esper, J., 2006, Growth/climate response shift in a long subalpine spruce chronology. Trees 20:99–110.
Büntgen, U., Frank, D., Kaczka, R., Verstege, A., Zwijacz-Kozica, T., Esper, J., 2007, Growth response to climate in a multi-species tree-ring network in the Western Carpathian Tatra Mountains, Poland and Slovakia. Tree Physiology 27:689-702.
Carrer, M., Urbinati, C., 2004, Age-dependent tree-ring growth response to climate in Larix decidua and Pinus cembra. Ecology 85:730–740.
Carrer, M., Urbinati, C., 2006, Long-term change in the sensitivity of tree-ring growth to climate forcing in Larix decidua. New Phytol. 170:861–872.
Carrer, M., Nola, P., Eduard, J., Motta, R., Urbinati, C., 2007, Regional variability of climate-growth relationships in Pinus cembra high elevation forests in the Alps. Journal of Ecology 95:1072-1083.
Cejkova, A., Kolar, T., 2009, Extreme radial growth reaction of Norway spruce along an altitudinal gradient in the Sumava Mountains. Geochronometria 33:41-47.
Cenușă, R., 1992, Cercetări asupra structurii, volumului ecologic și succesiunii ecosistemelor forestiere de limită altitudinală din Carpații nordici Călimani și Giumalău. Rezumatul tezei de doctorat. A.S.A.S. 45 p.
Cenușă, R., 1996, Probleme de ecologie forestieră. Aplicații la molidișurile naturale din Bucovina. Universitatea Ștefan cel Mare. Suceava 165 p.
Coldea, G., 1990, Munții Rodnei. Studiu geobotanic. Ed. Acad. RSR, București. 183 p.
Cook, E.R., Krusic, P.J., 2006, ARSTAN4.1b_XP. http://www.ldeo.columbia.edu.
Cook, E.R., Briffa, K.R., Meko, D.M., Graybill, D.A., Funkhouser, G., 1995, The “segment length curse” in long tree-ring chronology development for palaeoclimatic studies. Holocene 5:229-237.
Cook, E.R., Kairiukstis, L.A. (eds.), 1990, Methods of dendrochronology. Applications in the enviromnental sciences. Kluwer Academic Publishers. Dordrecht. 394 p.
Cook, E.R., Peters, K., 1981, The smoothing spline: a new approach to standardizing forest interior tree-ring width series for dendroclimatic studies. Tree-Ring Bulletin 41:45-53.
Corona, E., 1983, Dendrochronologia in Italia. Dendrochronologia 1:21-35.
Corona, E., 1986, Dendrochronologia: Principi e applicazioni. Atti del seminario tenuto a Verona nei giorni 14 e 15 novembre 1984. Verona. Istituti italiano di dendrochronologia. 103 p.
Cropper, J.P.,1979, Tree-ring skeleton plotting by computer. Tree Ring Bulletin 39:47-54.
D'Arrigo, R., Wilson, R., Jacoby, G., 2006, On the long-term context for late twentieth century warming. J. Geophys. Res. 111.D03103.
Decei, I., și colaboratorii, 1977, Cercetări privind determinarea cuantumului pierderilor de masă lemnoasă la arborii de gorun și stejar pedunculat afectați de uscare. Referat științific final. I.C.A.S. București.
Desplanque, C., Rolland, C., Michalet, R., 1998, Dendroecologie comparee du sapin blanc (Abies alba) et de l’epicea commun (Picea abies) dans une vallee alpine de France. Can. J. For. Res. 28:737–748.
Desplanque, C., Rolland, C., Schweingruber, F.H., 1999, Influence of species and abiotic factors on extreme tree ring modulation: Picea abies and Abies alba in Tarentaise and Maurienne (French Alps). Trees 13:218–227.
Dissescu, R., 2006, Dendrocronologia românească și pionierii ei. Universul Ingineresc (http://www.agir.ro/univers-ingineresc/dendrocronologia_rom_neasca_si_pionierii _ei_1024.html accesat ianuarie 2010).
Dittmar, C., Elling, W., 1999, Jahrringbreite von Fichte und Buche in Abhängigkeit von Witterung und Höhenlage (Radial growth of Norway spruce and European beech in relation to weather and altitude). Forstwissenschaftliches Centralblatt 118:251-270.
Dobbertin, K.M., Grissino-Mayer, H.D., 2004, The online bibliography of dendrochronology. Dendrochronologia 21:85–90.
Dobbertin, K.M., Grissino-Mayer, H.D., 2004, The bibliography of dendrochronology and the glossary of dendrochronology: two new online tools for tree-ring research. Tree-ring Research 60:101-104.
Doniță, N., Chiriță, C., Stănescu, V., și colaboratorii, 1990, Tipuri de ecosisteme forestiere din România. ICAS. Seria a II-a. CMDPA. București. 390 p.
Doniță, N., Popescu, A., Paucă-Comănescu, M., Mihăilescu, S., Biriș, I.A., 2005, Habitatele din România. Edit. Tehnică Silvică. București. 500 p.
Douglass, A.E., 1941. Crossdating in dendrochronology. Journal of Forestry 39:825-831.
Dumitriu-Tătăranu, I., Ghelmeziu, N., Florescu, I., Milea, I., Moș, V., Tocan, M., 1983, Estimarea calității lemnului prin metoda carotelor de sondaj. Editura Tehnică. București. 348 p.
Eckstein, D., Aniol, R.W., 1981, Dendroclimatological reconstruction of the summer temperatures for an alpine region. Mitt. Forstl. Bundesvers. Wien 142:391–398.
Eckstein, D., Bronger, J., Bauch, J., 1975, Tree-ring research in the Netherlands. Tree-ring Bulletin 35:1-13.
Eckstein, D., Krause, C., Bauch, J., 1989, Dendroecological investigation of Spruce trees (Picea abies L. Karst.) of different damage and canopy classes. Holzforschung
43:411-417.
Eckstein, D., Wrobel, S., 1983, Dendrochronologie in Europe. Dendrochronologia 1:9-20.
Efron, B., 1987, Better bootstrap confidence intervals. J. Amer. Stat. Assoc. 82:171–185.
Esper, J., Cook, E.R., Schweingruber, F.H., 2002, Low–frequency signals in Long Tree–Ring Chronologies for reconstructing past temperature variability. Science 295:2250–2252.
Esper, J., Frank, D.C., Wilson, R.J.S., Briffa, K.R., 2005, Effect of scaling and regression on reconstructed temperature amplitude for the past millennium. Geophysical Research Letters 31.
Esper, J., Wilson, R.J.S., Frank, D.C., Moberg, A., Wanner, H., Luterbacher, J., 2005, Climate: past ranges and future changes. Quaternary Science Reviews 24:2164-2166.
Esper, J., Niederer, R., Bebi, P., Frank, D., 2008, Climate signal age effects-evidence from young and old trees in the Swiss Engadin. Forest Ecology and Management 255:
3783-3789.
Flocea, M., 1992, Cercetări auxologice și dendrocronologice în arboretele de molid cu fenomene de uscare anormală. Referat științific final. I.C.A.S. Câmpulung Moldovenesc. 42 p.
Frank, D., Esper, J., 2005, Characterization and climate response patterns of a high-elevation, multi-species tree-ring network in the European Alps. Dendrochronologia 22:107–121.
Frank, D., Esper, J., Cook, E.R., 2007, Adjustment for proxy number and coherence in a large-scale temperature reconstruction. Geophysical Research Letters 34.
Frank, D.C., Esper, J., 2005, Temperature reconstructions and comparisons with instrumental data from a tree-ring network for the European Alps. Int. J. Climatol. 25:1437–1454.
Fritts, H.C., 1976, Tree ring and climate. Academic press, London, 567 p.
Fritts, H.C., 1991, Reconstructing large-scale climatic patterns from tree-ring data. Tucson. University of Arizona Press. 286 p.
Fritts, H.C., 2003. Precon v. 5.17. http://www.ltrr.arizona.edu/people/Hal/ dlprecon.html (accesat în 2009).
Gedalof, Z., Smith, D.J., 2001, Dendroclimatic response of mountain hemlock (Tsuga mertensiana) in Pacific North America. Canadian Journal of Forest Research 31:322–332.
Giurgiu, V., 1972, Metode ale statisticii matematice aplicate în silvicultură. Ed.Ceres. București. 567 p.
Giurgiu, V., 1967, Studiul creșterilor la arborete. Ed. Agro-silvică. București. 322 p.
Giurgiu, V., 1974, Cercetări privind variația ciclică a creșterilor la arbori. Studii și cercetări. ICAS. XXX:261-275.
Giurgiu, V., 1977, Variația creșterilor la arbori, starea timpului și anii de secetă. Academia de științe Agricole și Silvice. Buletin informativ 5:222-235.
Giurgiu, V., 1979, Dendrometrie și auxologie forestieră. Editura Ceres. București. 692 p.
Giurgiu, V., 1987, Dendrocronologia ca metodă de cercetare a istoriei poporului român. Pădurea și poporul român. Academia Română. Filiala Cluj.
Gonzalez, I.G., 2001, Weiser: a computer program to identify event and pointer years in dendrochronological series. Dendrochronologia 19:239-244.
Gonzalez, I.G., 2008, Comparison of different distance measures for cluster analysis of tree-ring series. Tree-ring research 64:27-37.
Graslund, M., 1984, The history of dendrochronology in the Nordic Countries. Dendrochronologia 2:31-62.
Grissino-Mayer, H.D., 1997, Computer assisted independent observer verification of tree-ring measurements. Tree Ring Bulletin 54:29-41.
Grissino-Mayer, H.D., 2001, Evaluating crossdating accuracy: A manual and tutorial for the computer program COFECHA. Tree-Ring Research 57:205-221.
Grudd, H., Briffa, K.R., Karlen, W., Bartholin, T.S., Jones, P.D., Kromer, B., 2002, A 7400-year tree-ring chronology in northern Swedish Lapland: natural climatic variability expressed on annual to millennial timescales. The Holocene 12:657-666.
Grynaeus, A., 1995, Dendrochronological Research in Hungary (Present Status as of May 1995 and Future Development). Dendrochronologia 13:135-138.
Guiot, J., Nicault, A., Rathgeber, C., Edouard, J.L., Guibal, E., Pichard, G., Till, C., 2005, Last-millennium summer temperature variations in western Europe based on proxy data. The Holocene 15:489–500.
Hapca, I., 2004, Contribuții dendrometrice, auxologice și la studiul lemnului în arborete de molid de la limita superioară a pădurii din nordul Carpaților Orientali. Teză de doctorat. Universitatea Ștefan cel Mare Suceava. 285 p.
Helama, S., Lindholm, M., Timonen, M., Eronen, M., 2004, Detection of climate signal in dendrochronological data analysis: a comparison of tree-ring standardization methods. Theoretical and Applied Climatology 79:239-254.
Hillam, J., 1998, Dendrochronology: guidelines on producing and interpreting dendrochronological dates. Ancient Monuments Laboratory. English Heritage. London. 35 p.
Hofgaard, A., Wilmann, B., 2002, Plant distribution pattern across the forest–tundra ecotone: the importance of treeline position. Ecoscience 9:375–385.
Holmes, R.L., 1983, Computer-assisted quality control in tree-ring dating and measurement. Tree Ring Bulletin 43:69-75.
Horodnic, S., 2004, Elemente de biostatistica forestieră. Editura Universității Suceava. 158 p.
Hughes, M.K., Kelly, P.M., Pilcher, J.R. (eds.), 1982, Climate from tree rings. Cambridge University Press. 223 p.
Iacob, I.C., 1998, Cercetări auxologice în arboreta naturale pluriene de fag cu rășinoase din Bucegi și Piatra Craiului. Rezumat teză de doctorat. Universitatea Ștefan cel Mare. Suceava. 60 p.
Ianculescu, M., Tissescu, A., 1989, Cercetări auxologice și dendrocronologice în arboretele de brad afectate de fenomenul de uscare. I.C.A.S. Seria II. București. 87 p.
Ianculescu, M., 1975, Aspecte metodologice privind determinarea pierderilor de creștere în diametru la arboretele poluate. M.E.F.M.C. Studii și Cercetări. Silvicultură. Seria I. XXXIII. București.
Ianculescu, M., 1987, Cercetări privind dinamica fenomenului de poluare industrială a pădurilor din zona Copșa Mică. Referat științific final. ICAS, București.
IPCC, 2007, Climate Change 2007. The Physical Science Basis. 996 p.
Jolliffe, I.T., 2002, Principal component analysis. Springer. 487 p.
Jones, P.D., Lister, D., 2004, The development of monthly temperature series for Scotland and Northern Ireland. Int. J. Climatol. 24:569-590.
Jones, P.D., Mann, M.E., 2004, Climate over past millennia. Rev Geophys 42:RG2002.
Jones, P.D. și alți 30 co-autori, 2009, High-resolution palaeoclimatology of the last millennium: a review of current status and future prospects. The Holocene 19:3-49.
Kaennel, M., Schweingruber, F.H., 1995, Multilingual glossary of dendrochronology. Terms and definitions in English, German, French, Spanish, Italian, Portuguese, and Russian. Birmensdorf. Swiss Federal Institute for Forest, Snow and Landscape Research. 467 p.
Kairiukstis, L., Shiyatov, S., 1990, Dendrochronology in the USSR. În Cook, E.R., Kairiukstis, L.A. (eds.). Methods of dendrochronology. Applications in the enviromnental sciences. Kluwer Academic Publishers. Dordrecht. 13-17.
Kern, Z., Popa, I., 2008, Changes of Frost Damage and Treeline Advance for Swiss Stone Pine in the Calimani Mts. (Eastern Carpathians, Romania). Acta Silv. Lign. Hung. 4:39-48.
Kern, Z., Popa, I., Varga, Z., Széles, É., 2009, Degraded temperature sensitivity of a stone pine chronology explained by dendrochemical evidences. Dendrochronologia 27:121-128.
Koprowski, M., Zielski, A., 2006, Dendrochronology of Norway spruce (Picea abies (L.) Karst.) from two range centres in lowland Poland. Trees 20:383-390.
Körner, Ch., Paulsen, J., 2004, A world-wide study of high altitude treeline temperatures. J. Biogeogr. 31:713-732.
Kroupova, M., 2002, Dendroecological study of spruce growth in regions under long-term air pollution load. Journal of Forest Science 48:536–548.
Lara, A., Aravena, J.C., Villalba, R., Luckman, B., Wilson, R., 2001, Dendroclimatology of high-elevation Nothofagus pumilo forests at their northern distribution limit in the central Andes of Chile. Can.J.For.Res. 31:925-936.
Laurent, M., Antoine, N., Joel, G., 2003, Effects of different thinning intensities on drought response in Norway spruce (Picea abies (L.) Karst.). Forest Ecology and Management 183:47-60.
Lebourgeois, F., 2007, Climatic signal in annual growth variation of silver fir (Abies alba Mill.) and spruce (Picea abies Karst.) from the French Permanent Plot Network (RENECOFOR). Ann. For. Sci. 64:333-343.
Leonelli, G., Pelfini, M., Battipaglia, G., Cherubini, P., 2009, Site-aspect influence on climate sensitivity over time of a high-altitude Pinus cembra tree-ring network. Climatic Change 96:185-201.
Levanic, T., 2010, Euro-Cataloue. Database of European Tree-Ring Chronologies. http://www.dendro.bf.uni-lj.si/first.html (accesat ianuarie 2010)
Makinen, H., Nojd, P., Kahle, H., Neumann, U., Tveite, B., Mielikainen, K., Rohle, H., Spiecker, H., 2002, Radial growth variation of Norway spruce (Picea abies (L.) Karst.) across latitudinal and altitudinal gradients in central and northern Europe. Forest Ecology and Management 171:243-259.
Makinen, H., Nojd, P., Mielikainen, K., 2001, Climatic signal in annual growth variation in damaged and healthy stands of Norway spruce (Picea abies (L.) Karst.) in southern Finland. Trees 15:177-185.
Mann, M.E., Bradley, R.S., Hughes, M.K., 1998, Global-scale temperature patterns and climate forcing over the past six centuries. Nature 392:779–787.
Mann, M.E., Bradley, R.S., Hughes, M.K., 1999, Northern Hemisphere Temperature during the past millennium: inferences, uncertainties and limitations. Geophys. Res. Lett. 26:759–762.
Mann, M.E., Jones, P.D., 2003. Global surface temperatures over the past two millennia. Geophys. Res. Lett. 30:1820.
McIntryre, S., McKitrick, R., 2003, Corrections to the Mann et al. (1998). Proxy-data based and northern hemispheric average temperature series. Energy and environment 14:751–771.
McKenzie, D., Hessl, A.E., Peterson, D.L., 2001, Recent growth of conifer species of western North America: assessing spatial patters of radial growth trends. Can.J.For.Res. 31:526-538.
Meier, N., Rutishauser, T., Pfister, C., Wanner, H., Luterbacher, J., 2007, Grape harvest dates as a proxy for Swiss April to August temperature reconstructions back to AD 1480. Geophys. Res. Lett. 34:L20705.
Meyer, F.D., 1999, Pointer years analysis in dendroecology: a comparison of methods. Dendrochronologia 16–17:193–203.
Miina, J., 2000, Dependence of tree-ring, earlywood and latewood indices of Scots pine and Norway spruce on climatic factors in eastern Finland. Ecological Modelling
132:259-273.
Mitchell, T.D., Jones, P.D., 2005, An improved method of constructing a database of monthly climate observations and associated high-resolution grids. Int J Climatol 25:693-712.
Motta, R., Nola, P., 2001, Growth trends and dynamics in sub-alpine forest stands in the Varaita Valley (Piedmont, Italy) and their relationship with human activities and global changes. Journal of Vegetation science 12:219-230.
Neuwirth, B., Esper, J., Schweingruber, F., Winiger, M., 2004, Site ecological differences to the climatic forcing of spruce pointer years from the Lotschental Switzerland. Dendrochronologia 21:69-78.
Nicolussi, K., Bortenschlager, S., Korner, C., 1995, Increase in tree-ring width in subalpine Pinus cembra from the central Alps that may be CO2-related. Trees 9:181-189.
Nicolussi, K., Kaufmann, M., Melvin, T., Plicht, J., Schiebling, P., Thurner, A., 2009, A 9111 year long conifer tree-ring chronology for the European Alps: a base for environmental and climatic investigations. The Holocene 19:909-920.
Nicolussi, K., Kaufmann, M., Patzelt, G., Plicht, J., Thurner, A., 2005, Holocene tree-line variability in the Kauner Valley, Central Eastern Alps, indicated by dendrochronological analysis of living trees and subfossil logs. Veget. Hist. Archaeobot. 14:221-234.
NOAA/NCDC, 2010, World Data Center for Paleoclimatology. Boulder,Colorado,USA.http://www.ncdc.noaa.gov/paleo/treering.html (accesat ianuarie 2010).
Oberhuber, W., 2004, Influence of climate on radial growth of Pinus cembra within the alpine timberline ecotone. Tree physiology 24:291-301.
Copyright Notice
© Licențiada.org respectă drepturile de proprietate intelectuală și așteaptă ca toți utilizatorii să facă același lucru. Dacă consideri că un conținut de pe site încalcă drepturile tale de autor, te rugăm să trimiți o notificare DMCA.
Acest articol: Cercetari Dendrocronologice (ID: 156320)
Dacă considerați că acest conținut vă încalcă drepturile de autor, vă rugăm să depuneți o cerere pe pagina noastră Copyright Takedown.