Dendrochronologia

Dendrochronologia
Dendrochronologia jest nauką wykorzystującą słoje przyrostu rocznego
drzew
do
określania
wieku
(datowania)
obiektów
drewnianych
(budynki,
przedmioty). Analizy różnych parametrów słojów przyrostu rocznego mogą być
także wykorzystywane w innych dziedzinach nauki. Wówczas dendrochronologia
staje się metodą/narzędziem badawczym.
Odkładając słoje roczne, drzewa i krzewy „zapisują” w nich informacje
o warunkach środowiskowych, które w danym momencie panowały w miejscu,
gdzie te rośliny się znajdowały. Analizując zapis zawarty w sekwencji przyrostów
rocznych (chronologii) można próbować odtwarzać warunki (np. klimatyczne),
jakie występowały w przeszłości. Na podstawie badań dendrochronologicznych
można
także
uzyskać
informację
o
wpływie
konkretnych
czynników
środowiskowych na wzrost i przyrost drzew. Wiedza taka jest szczególnie cenna
dla leśników.
Podstawowym źródłem informacji dendrochronologicznej są próbki drewna
pozyskane z drzew żywych lub martwych (pniaki) oraz materiału historycznego
(budynki) albo archeologicznego (wykopaliska). Najczęściej jak o te próbki
wykorzystuje się pobrane świdrem przyrostowym wywierty lub wycięte z
pnia/belki wyrzynki.
Tworzenie chronologii
Chronologia (dendroskala) rzeczywista to odniesione do czasu zmierzone
wartości parametrów słoja rocznego (najczęściej szerokość).
Pomiaru
szerokości
słojów
dokonujemy
bezpośrednio
linijką
na
wywiercie/wyrzynku lub pośrednio za pomocą programu komputerowego na
skanie. Jeżeli pracujemy na wyrzynkach, to dobrze jest zmierzyć szerokości
słojów na kilku (przynajmniej dwóch) promieniach. Wyniki takich pomiarów
potem uśredniamy.
Chronologia standardowa (indeksowana) to odniesione do czasu wartości
indeksów przyrostowych.
Chronologię standardową uzyskujemy z chronologii rzeczywistej w procesie
detrendyzacji,
czyli
usunięcia
trendu
wiekowego,
zawartego
w
sekwencji
szerokości słojów rocznych. Celem detrendyzacji jest uwypuklenie w przebiegu
przyrostu rocznego zmienności krótkookresowej wywołanej np. przez czynniki
meteorologiczne.
Detrendyzację można przeprowadzić na dwa sposoby:

z wykorzystaniem krzywej wyrównującej,

tworząc serię czułości rocznej
Pierwsza metoda polega na obliczeniu dla każdego roku (=słoja rocznego)
wartości indeksu przyrostowego według wzoru:
It 
Rt
Dt
[1]
gdzie:
I – indeks, R – wartość rzeczywista (pomiar), D – wartość odczytana z krzywej
wyrównującej, t – rok
Do wykresu chronologii rzeczywistej dopasowujemy (ręcznie bądź komputerowo)
krzywą obrazującą naturalny proces zmniejszania się szerokości słojów rocznych
odkładanych przez drzewo wraz ze wzrostem jego wieku. Następnie dla każdego
roku odczytujemy wartość z krzywej i obliczamy indeksy, które utworzą
chronologię standardową.
Ryc. 1. Chronologia rzeczywista (zielony) z dopasowaną krzywą wyrównującą
(czerwony)
Średnia z indeksów otrzymanych tą metodą oscyluje koło 1. Wartości powyżej 1
oznaczają, że w danym roku drzewo odłożyło szerszy przyrost niż oczekiwany z
modelu, natomiast poniżej - że mniejszy
Ryc. 2. Chronologia standardowa (metoda krzywej wyrównującej)
Metoda
druga
polega
na
obliczeniu
dla
każdego
roku
wartości
indeksu
przyrostowego według wzoru:
ct  2 
R t  R t 1
R t  R t 1
[2]
gdzie:
Rt – szerokość słoja przyrostu rocznego, t – rok
Średnia wartość czułości oscyluje koło 0. Wartości dodatnie oznaczają, że w
danym roku drzewo odłożyło szerszy przyrost niż wynikałoby to z modelu,
natomiast wartości ujemne świadczą o mniejszym przyroście w danym roku.
Ryc. 3. Chronologia standardowa (metoda czułości rocznej)
Analiza lat charakterystycznych
Rok charakterystyczny to rok, w którym drzewo odłożyło na obwodzie słój roczny
o wyjątkowej, łatwo rozpoznawalnej charakterystyce (np. wyjątkowo wąski lub
przebarwiony).
Najczęściej lata charakterystyczne odnosi się do szerokości słojów rocznych. W
związku z tym wyróżniamy:

rok charakterystyczny negatywny – wyjątkowo wąski słój

rok charakterystyczny pozytywny – wyjątkowo szeroki słój
Przyczyny występowania lat charakterystycznych są zróżnicowane. Najczęściej
rozważane to ekstremalne warunki klimatyczne, gradacje owadów, zjawiska
geomorfologiczne.
Jest kilka sposobów wyznaczania lat charakterystycznych. Możemy się posłużyć
obliczonymi już wartościami czułości i znaleźć te lata, dla których wartość ct
będzie przekraczała pewien próg, np.:

ct < -0,4 - rok charakterystyczny negatywny

ct > 0,4 – rok charakterystyczny pozytywny
Można też odnieść przyrost w danym roku do przyrostu w roku poprzednim lub
do średniej z kilku (np. trzech) poprzednich lat:
%R 
Rt
R t 1
[3a]
%R 
3 R t
(R t 1  R t 2  R t 3 )
[3b]
gdzie:
Rt – szerokość słoja przyrostu rocznego, t – rok
i znaleźć te lata, dla których wartość %R będzie przekraczała pewien próg, np.:

%R < 50% - rok charakterystyczny negatywny

%R > 150% – rok charakterystyczny pozytywny
Lata charakterystyczne wyznaczone powyższymi metodami nie zawsze będą się
pokrywać.
Literatura
Zielski A., Krapiec M. 2004. Dendrochronologia. Wydawnictwo Naukowe PWN.
Tabela 1. Dane do wykresów
rok
A
B
R
D
I
C
%Rt-1
%R3
2012
0,87
0,80
0,83
0,50
1,67
-0,39
68%
76%
2011
1,29
1,17
1,23
0,51
2,41
0,72
211%
100%
2010
0,62
0,54
0,58
0,52
1,12
-0,87
39%
38%
2009
1,50
1,45
1,48
0,53
2,78
-0,11
90%
97%
2008
1,73
1,55
1,64
0,55
2,98
0,08
108%
107%
2007
1,40
1,64
1,52
0,56
2,71
0,09
109%
93%
2006
1,24
1,54
1,39
0,58
2,40
-0,20
82%
86%
2005
1,78
1,62
1,70
0,60
2,83
-0,07
93%
113%
2004
1,64
2,01
1,82
0,64
2,85
0,30
136%
151%
2003
1,33
1,36
1,34
0,69
1,95
0,01
101%
143%
2002
1,20
1,46
1,33
0,74
1,80
0,33
139%
195%
2001
0,88
1,03
0,95
0,79
1,21
0,57
180%
199%
2000
0,54
0,52
0,53
0,85
0,62
-0,06
94%
117%
1999
0,72
0,41
0,57
0,91
0,62
0,49
164%
65%
1998
0,47
0,22
0,34
0,97
0,35
-0,26
77%
28%
1997
0,62
0,27
0,45
1,03
0,43
-1,21
25%
29%
1996
2,05
1,60
1,82
1,09
1,67
0,28
133%
148%
1995
1,40
1,35
1,37
1,15
1,19
-0,05
95%
131%
1994
1,44
1,46
1,45
1,21
1,20
0,49
165%
131%
1993
0,89
0,86
0,88
1,28
0,68
0,06
107%
76%
1992
0,93
0,71
0,82
1,35
0,61
-0,65
51%
63%
1991
1,78
1,46
1,62
1,41
1,15
0,44
157%
134%
1990
1,20
0,86
1,03
1,48
0,70
-0,20
82%
70%
1989
1,37
1,15
1,26
1,55
0,81
-0,06
94%
77%
1988
1,39
1,28
1,33
1,62
0,82
-0,30
74%
67%
1987
1,92
1,69
1,81
1,69
1,07
0,03
103%
95%
1986
1,90
1,59
1,75
1,77
0,99
-0,31
73%
103%
1985
2,96
1,79
2,38
1,85
1,28
0,41
152%
186%
1984
1,87
1,27
1,57
1,93
0,81
0,32
138%
123%
1983
1,36
0,91
1,14
2,01
0,57
0,01
101%
1982
1,42
0,83
1,13
2,10
0,54
-0,32
72%
1981
1,75
1,38
1,57
2,20
0,71
A, B – pomiary szerokości słojów na dwóch promieniach; R – szerokość słoja przyrostu rocznego
(średnia A i B), D – wartość odczytana z krzywej wyrównującej, I – indeks obliczony wzorem [1], C –
czułość obliczona wzorem [2]; %R – wartość przyrostu w roku i wyrażona jako część przyrostu z roku
poprzedniego (Rt-1) lub z poprzednich trzech lat (R3)
niebieskie komórki – lata wskaźnikowe pozytywne, czerwone komórki – lata wskaźnikowe negatywne