Dendroclimatología

La dendroclimatología es la ciencia derivada del estudio de los anillos de crecimiento anual de los árboles (y otras plantas leñosas ) estudiando los climas pasados ( paleoclimatología ) y el cambio climático en curso.

Principios

La dendroclimatología se basa principalmente en dos propiedades de los anillos de crecimiento de la madera:

Son más anchos cuando las condiciones ambientales favorecen su crecimiento, más estrechos cuando los tiempos son difíciles para el árbol;
la densidad máxima de la madera tardía (o MXD para " densidad máxima de la madera tardía ") es incluso más interesante que el ancho simple de los anillos. Ha hecho posible reconstruir muchos climas locales durante siglos y hasta miles de años.

La correlación del clima local (temperatura, pluviometría, etc.) con el ancho de los anillos (y otros factores de influencia) ha sido verificada por estudios realizados en árboles que han vivido desde la medición precisa de la temperatura del aire y la lluvia, incluso en zonas frías (donde se ha identificado un fenómeno de decorrelación en la Taiga) y en zonas áridas (en la zona peri-sahariana en particular, donde ocasionalmente hemos podido demostrar, por un lado, que el crecimiento de trigo y árboles no están correlacionados, y en segundo lugar que la sequía en Argelia son más frecuentes e intensos desde el final del XX ° siglo, y, finalmente, que la lluvia es un factor importante de influencia, más de la temperatura, sino que alcanza aproximadamente el 75% de las variaciones en el anillo ancho del pino Pinus halepensis , de acuerdo con dendroclimatología el récord de la duración de la sequía en Argelia es de cinco años ( 1877 - 1881 ).

Combinando estudios de ojeras con estudios de dendroquímica , dendrobioquímica y otros datos climáticos indirectos, los científicos pueden reconstruir con mayor precisión climas pasados locales, regionales y globales ( paleoclimatología ).

Los análisis de dendroquímica e isótopos permiten obtener resultados aún más precisos, dando lugar a una nueva disciplina, la dendroecología.

Ventajas

Los anillos de crecimiento de los árboles son pistas sobre el clima pasado, al menos por las siguientes razones:

a menudo permiten fechar correctamente el árbol o su madera (mediante dendrocronología , haciendo coincidir los anillos de muestra con la muestra, lo que permite reconstruir el pasado utilizando muestras de árboles muertos hace mucho tiempo, recuperados de edificios o muebles antiguos o durante excavaciones arqueológicas) .
En las zonas frías a templadas, están claramente demarcadas en incrementos anuales, lo que generalmente no es el caso de las investigaciones realizadas mediante perforación en turberas, sedimentos lacustres o marinos, hielo, etc.
reaccionan a múltiples efectos climáticos (temperatura, humedad, nubosidad, inundaciones / sequías, fitopatología, aportes ambientales de metales tóxicos o metaloides… por lo que se pueden estudiar conjuntamente varios aspectos del clima (no solo la temperatura).

Sin embargo, deben tenerse en cuenta las posibles fuentes de confusión.

Limitaciones

Los factores limitantes pueden ser, por ejemplo:

cobertura geográfica insuficiente;
la ausencia de árboles (en altitud, en el desierto);
resolución anular difícil o imposible en ciertos bosques de la zona ecuatorial o tropical donde los anillos pueden estar ausentes o ser más difíciles de interpretar;
las dificultades de recolectar madera muy vieja.
factores de confusión (climáticos y no climáticos) que pueden ser, en particular, efectos no lineales del clima en las ojeras.

El campo científico de la dendroclimatología utiliza varios métodos para adaptarse parcialmente a estos desafíos. En particular, estos riesgos de confusión y los riesgos de errores que se derivan de ellos se reducen cuando aumenta el número de muestras estudiadas.

Existen formas de aislar algunos factores únicos (de interés), por ejemplo

estudios botánicos que permitan, mediante la inclusión de parámetros hidrometeorológicos , “calibrar” diferentes influencias de los factores climáticos (temperatura, precipitación, insolación y viento) sobre el crecimiento de las ojeras;
opciones de muestreo adaptadas, a sus “stands representativos” (aquellos que se supone responden principalmente a la variable de interés). Para diferenciar los factores climáticos involucrados en una secuencia temporal de anillos, los científicos recopilan información de "rodales representativos" o en situaciones extremas o límite (por ejemplo, una línea de árboles en la altitud; allí, los árboles están, más que en cualquier otro lugar, afectados por el invierno helado temperaturas (un factor más "limitante" que la variación en la precipitación, el agua está bastante en exceso a esta altitud). Por el contrario, los cambios en la precipitación deberían tener rodales más marcados de árboles ubicados en las líneas de demarcación en elevaciones más bajas. solución, ya que muchos factores todavía impactan a los árboles, incluso en el nivel del "rodal límite", pero ayuda. En teoría, recolectar muestras de los bordes del rodal (por ejemplo, bordeando los límites superior e inferior de la misma montaña) debería permitir resolver matemáticamente múltiples factores. rs climáticos.

Factores no climáticos

Estos incluyen el suelo, la edad del árbol, la ocurrencia e intensidad de los incendios, la competencia entre árboles, las diferencias genéticas, la tala o cualquier otra alteración humana significativa, o el impacto. Herbívoros (especialmente bisontes, ovejas, cabras en pastoreo) u otros animales capaz de descortezar los troncos de ciertos árboles, plagas, enfermedades y la concentración de CO 2, ozono o contaminante ácido (SOx.)…

Para eliminar los factores de confusión que varían aleatoriamente en el espacio (de un árbol a otro o de una parcela a otra), una solución es recopilar suficientes datos (⇒ más muestras) para compensar el " ruido " (la fuente de confusión). La edad de los árboles se corrige con varios métodos estadísticos: ya sea ajustando las curvas spline al registro general, o usando árboles de edad similar para comparar en diferentes períodos (normalización de curvas regionales). El examen cuidadoso y la selección del sitio ayudan a limitar ciertos efectos de confusión, por ejemplo, eligiendo sitios lo menos perturbados posible por el hombre moderno.

Efectos no lineales

En general, los climatólogos asumen una dependencia lineal del ancho del anillo de una variable de interés (por ejemplo, la humedad). Sin embargo, por debajo o más allá de ciertos umbrales fisiológicos para el árbol, cuando y si la variable cambia lo suficiente, la respuesta puede estabilizarse o incluso revertirse (demasiado calor o demasiada humedad o demasiado CO 2más allá de cierto umbral induce una disminución en el crecimiento de los árboles. Son posibles las interacciones entre factores, que luego pueden inducir respuestas no lineales en el crecimiento del árbol (por ejemplo: "temperatura x precipitación"). También en este caso, el estudio de la "población límite" ayuda a aislar una variable de interés.

Inferencias botánicas para corregir factores de confusión

Los estudios y experimentos botánicos ayudan a estimar el impacto de las variables de confusión y, a veces, orientan las correcciones correspondientes. Estas experiencias incluyen:

estudios donde se controlan todas las variables de crecimiento (por ejemplo, en un invernadero);
estudios con control parcial (por ejemplo: experimentos FACE [Mejora de la concentración de aire libre]);
estudios en Nature, donde se estudian y controlan los factores de confusión.

En cualquier caso, es necesario registrar con mucho cuidado varios factores de crecimiento para determinar sus efectos precisos sobre el crecimiento, solos y en interacción con otros factores. Con esta información, la respuesta del ancho del anillo se puede entender con mayor precisión y las inferencias de los anillos históricos (no monitoreados) se vuelven más seguras. En principio, esto se asemeja al principio de limitar el soporte, pero es más cuantitativo, como una calibración.

Problema de discrepancia

En el campo de la dendroclimatología, se dice que existe una anomalía de divergencia cuando las curvas de temperatura "instrumentales" (es decir medidas por termómetros) divergen de las temperaturas registradas en los anillos de crecimiento de la madera, reconstruidas a partir de la densidad de la madera tardía. y / o el ancho de la serie de anillos de árboles.

Localización

Este fenómeno se ha observado en zonas climáticas extremas ( taiga en el Ártico), donde los termómetros mostraban una tendencia al calentamiento significativo, particularmente desde mediados del XX ° siglo y más desde el final del siglo, pero el análisis de los anillos de los árboles no muestra el cambios esperados en su densidad máxima de madera tardía, o en ocasiones en el ancho de anillo, haciendo que la dendroclimatología ya no funcione en este contexto geoclimático específico, para fechas entre 1960 y la actualidad. Durante este período reciente, las ojeras no se espesan como cabría esperar en un contexto de calentamiento; si nos basáramos en estas regiones únicamente en la observación visual de los anillos de los árboles, pensaríamos que, desde la década de 1950, no ha habido calentamiento , mientras que las mediciones de temperatura realizadas in situ por estaciones meteorológicas u otra instrumentación no dejan dudas sobre este tema.

Historia científica

En 1995 G. Taubes y Jacoby & d'Arrigoe identificaron este problema en estudios realizados en Alaska . Tres años después (enFebrero de 1998) Keith Briffa, especialista en dendrocronología, demostró que este problema estaba tanto más extendido cuanto más se acercaba a los polos, advirtiendo sobre la importancia de tener en cuenta esta excepción, para no equivocarse en la estimación de temperaturas pasadas recientes por dendroclimatología (que es uno de los medios utilizados para reconstruir los paleoclimas de períodos “preinstrumentales”).

Estimaciones realizadas a partir de anillos de madera son consistentes con otras fuentes de datos de temperatura últimos para el período de 1600 - 1.950 , pero antes de 1600 la incertidumbre asociada con las reconstrucciones temperatura aumenta debido a la escasez relativa de los conjuntos de datos de temperatura y su distribución geográfica más limitada..

Recientemente, el margen de incertidumbre incluso se ha considerado demasiado grande para poder saber si el registro de los anillos de los árboles en regiones circumpolares muy frías difiere de otras aproximaciones realizadas en los mismos períodos.

Posibles explicaciones para esta anomalía

Estudios más recientes sugieren que esta "divergencia" tiene causas antropogénicas, es decir, resultado de actividades humanas, lo que también explicaría por qué se limita al pasado reciente. Es importante comprender las causas de este fenómeno porque el uso descuidado de las indicaciones dendroclimatológicas de las regiones afectadas por esta anomalía de divergencia puede llevar a una estimación falsa de las temperaturas pasadas y, por lo tanto, a minimizar la tendencia actual de calentamiento.
Hasta la fecha, parece que esta divergencia resulta de los efectos ecológicos de otra variable (hidroclimática) importante para los bosques modernos en el hemisferio norte, pero que permaneció insignificante hasta la década de 1950 .

Rosanne D'Arrigo (investigadora del Tree Ring Lab del Observatorio de la Tierra Lamont-Doherty en la Universidad de Columbia) planteó la hipótesis de que "más allá de un cierto umbral de temperatura, los árboles corren el riesgo de sufrir más estrés fisiológico, especialmente en años más secos" (en tales latitudes, los efectos de El estrés, especialmente el estrés hídrico, puede exacerbarse; y si el agua y la humedad no aumentan con el tiempo, la temperatura, el crecimiento de los árboles e incluso la salud de los árboles pueden verse afectados rápidamente. vegetación a pesar del calentamiento reciente ".
Los árboles también podrían sufrir acidificación
Los árboles árticos también sufren el derretimiento del permafrost (que libera, por ejemplo, metano y mercurio (económico) y desestabiliza el enraizamiento y la estabilidad de los árboles grandes).
en estas zonas geoclimáticas limítrofes (verano polar caracterizado por el sol de medianoche ), la respuesta al rápido calentamiento global reciente podría retrasarse o no ser lineal, por ejemplo, debido a fechas de fusión más tempranas, cambios en la estacionalidad, más brotes.
También podrían verse aerosoles atmosféricos.
En 2012 , Brienen et al. propuso que el problema de la discrepancia se debe en gran medida al muestreo de grandes árboles vivos).
Se ha demostrado que el castor y sus presas pueden mitigar en gran medida el estrés hídrico inducido por el calentamiento del Ártico gracias a una mejor conservación del agua del deshielo y las turberas que desempeñan un papel de esponja beneficioso para los microclimas. Más cálido para los árboles, pero las poblaciones de castor americano y Eurasia eran una presa favorita de los cazadores y muchos retrocedido XX XX siglo. Menos del 10% de los castores aún presentes antes de la llegada de los colonos europeos permanecen en el gran norte canadiense . Por tanto, sus presas están mucho menos presentes. Sin embargo, en áreas protegidas es común encontrar frecuencias de 8,6 a 16 presas por km de río (por ejemplo en Quebec en el límite norte de la región del Golfo de San Lorenzo), e incluso más de 5 presas por 200 m de río. en el Parque Internacional de la Paz Waterton-Glacier , como Naiman & al; en 1988, (citado por el trabajo de David R. Butler sobre la capacidad del castor para construir y mantener grandes humedales y remodelar paisajes a través de sus presas). En verano, la flora polar está expuesta al sol de medianoche, tiempo durante el cual tiene un metabolismo estival que requiere más agua. Donde el castor está retrocediendo, el estrés hídrico en verano aumenta, al igual que el riesgo de incendio. Los estudios de este tipo se han centrado principalmente en el castor canadiense, pero los investigadores consideran que los efectos positivos de las represas en el medio ambiente también se aplican al castor europeo (donde fabrica represas), aunque las represas canadienses suelen ser más grandes.

Notas y referencias

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Ver también

enlaces externos

(en) wikilibros en inglés = Dendroclimatología
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