WHAT DETERMINES THE WIDTH OF ANNUAL TREE-RINGS IN THE CENTRAL PART OF EAST-EUROPEAN PLAIN?
https://doi.org/10.15356/0373-2444-2016-3-47-64
Abstract
No tree-ring chronologies were reported so far in the International Tree Ring Data Bank for the central part of the East-European Plain. This absence is traditionally explained by the lack of motivation for tree-ring research in this area. Indeed, due to the intense anthropogenic press the old trees are rare in this region and the climatic signal embedded in the ring width is not strong and is always complex. In this study we present the new tree-ring network of 9 ring width chronologies of pine (Pinus sylvestris) up to 297 years long in a large region of about 450 km in diameter in the Central Russia (54–57N, 33–40E) and analyze their climatic response. Tree ring growth in the region is controlled by both temperature and precipitation of vegetation period, and all the analyzed chronologies have signifi cant correlation with summer PDSI values (with coeffi cients up to r≤0.4). All of them were sampled after the year 2010 when a severe summer drought spread over the European part ofRussia. This allowed spatial analysis of 2010 year annual ring (and rings related to the years of other known severe droughts of 20th century) in the context of drought impact on tree growth. This study is a starting point for constructing large tree ring network for further investigation of severity and spatial distribution of droughts in European Russia in the past.
About the Authors
O. N. Solomina
Institute of Geography, Russian Academy of Sciences, Moscow
Russian Federation
Russian Federation
V. V. Kuznetsova
Institute of Geography, Russian Academy of Sciences, Moscow
Russian Federation
Russian Federation
V. V. Matskovskii
Institute of Geography, Russian Academy of Sciences, Moscow
Russian Federation
Russian Federation
E. A. Dolgova
Institute of Geography, Russian Academy of Sciences, Moscow
Russian Federation
Russian Federation
References
1. Битвинскас Т.Т. Разработка основ дендроклиматологических исследований в Литовской ССР // Временные и пространственные изменения климата и годичные кольца деревьев. 1984. Т. 4. С. 4–49.
2. Борисенков Е.П., Пасецкий В.М. Летопись необычайных явлений природы. М.: Мысль, 1988. 524 с.
3. Борисенков Е.П., Пасецкий В.М. Экстремальные природные явления в русских летописях XI–XVII вв. Л.: Гидрометеоиздат, 1983. 239 с.
4. Воейков А.И. Засуха 1885 года по сведениям, полученным Императорским Русским географическим обществом // Записки имп. рус. геогр. о-ва по общ. геогр. СПб.: 1887. Т. XVII. № 2.
5. Грингоф И.Г. Засухи и опустынивание – экологические проблемы современности // Тр. ВНИИСХМ. 2000. Вып. 33. С. 14–40.
6. Дроздов О.А. Засухи и динамика увлажнения. Л.: Гидрометеоиздат, 1980. 93 с.
7. Ермолов А.С. Неурожай и народное бедствие. СПб.: Тип. В. Киршбаума, 1892. 270 с.
8. Кренке А.Н., Чернавская М.М., Браздил Р. Изменчивость климата Европы в историческом прошлом. М.: Наука, 1995. 224 с.
9. Золотокрылин А.Н., Титкова Т.Б. Спутниковый индекс климатических экстремумов увлажнения засушливых земель // Аридные экосистемы. 2012. Т. 18. № 4. С. 5–12.
10. Клиге Р.К., Данилов И.Д., Конищев В.Н. История гидросферы. М.: Науч. мир, 1998. 370 с.
11. Лазуренко Л.Б. Дендроклиматология сосны обыкновенной (Pinus sylvestris) в условиях центральной лесостепи. Дис. … канд. биол. наук. Воронеж: Воронежская гос. лесотехнич. Академия 2002, 75 с.
12. Логинов В.Ф., Неушкин А.И., Рочева Э.В. Засухи, их возможные причины и предпосылки предсказания. Обнинск: ВНИИГМИ-МЦД, 1976. 71 с.
13. Локощенко М.А. Катастрофическая жара 2010 года в Москве по данным наземных метеорологических измерений // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. 2012. Т. 48. № 5. С. 523–536.
14. Ляхов М.Е. Климатические экстремальные природные явления в центральной части ЕТС в XIII– XX вв. // Изв. АН СССР. Сер. геогр. 1984. № 6. С. 68–75.
15. Матвеев С.М., Матвеева С.В., Шурыгин Ю.Н. Повторяемость сильных засух и многолетняя динамика радиального прироста сосны обыкновенной в Усманском и Хреновском борах Воронежской области // J. of Siberian Federal University. Biology. 2012. Vol. 5. P. 27–42.
16. Матвеев С.М. Дендроиндикация состояния сосновых насаждений Центральной лесостепи: Воронеж: Изд-во ВГУ, 2003. 272 с.
17. Мацковский В.В. Возможности и ограничения реконструкции климатического сигнала по ширине годичных колец хвойных деревьев на севере и в центре Европейской территории России. Дис. … канд. геогр. наук. М.: ИГ РАН, 2011. 222 с.
18. Мацковский В.В. Климатический сигнал в ширине годичных колец хвойных деревьев на севере и в центре Европейской территории России. М.: ГЕОС, 2013. 148 с.
19. Мильков Ф.Н. Природные зоны СССР. Изд. 2-е, доп. и перераб. М.: Мысль, 1977. 224 с.
20. Молчанов А.А. Дендроклиматические основы прогнозов погоды. М.: Наука 1976. 168 с.
21. Самарова З.С. Дендроклиматический анализ радиального прироста ели в Брянской области // Продуктивность таежных биогеоценозов / Тез. докл. краев. науч. конф. Красноярск. 15–17 апреля 1986 г. 142 с.
22. Самарова З.С. Сравнительный дендроклиматический анализ ели и дуба в Брянском лесном массиве. Автореф. дис. … канд. биол. наук. М.: МСХА им. К.А. Тимирязева, 1992. 28 с.
23. Соломина О.Н. Мацковский В.В., Жуков Р.С. Дендрохронологические “летописи” “Вологда” и “Соловки” как источник данных о климате последнего тысячелетия // ДАН. 2011. Т. 439. № 4. С. 539–544.
24. Рудаков В.Е. Метод изучения колебаний климата на толщину годичных колец // Докл. АН АрмССР. 1951. Т. 13. № 3. С. 75–79.
25. Румянцев Д.Е. Влияние климатических факторов на рост сосны в условиях заповедника “Кивач” (Южная Карелия) // Тез. докл. междунар. молод. конф. “Экология-2003”. Архангельск: Ин-т экологических проблем Севера, 2003. С. 204–205.
26. Румянцев Д.Е. Диагностика особенностей роста сосны и ели в южной Карелии с использованием методов дендрохронологии. Автореф. дис. … канд. биол. наук. М.: Институт лесоведения РАН, 2004. 24 с.
27. Феклистов П.А. Дендроклиматический анализ прироста сосны и ели в северной подзоне тайги Архангельской области. Автореф. дис. … канд. биол. наук. Тарту: Ин-т эколог. природ. экосистем, 1978. 19 с.
28. Фролов А.В., Страшная А.И. О засухе 2010 года и ее влиянии на урожайность зерновых культур // Сб. докл. совместного заседания Президиума Научнотехнического совета Росгидромета и Научного совета РАН “Исследования по теории климата Земли”. М.: Триада ЛТД, 2011. С. 22–31.
29. Хасанов Б.Ф. Структура древесины дуба черешчатого (Quercus robur L.) как показатель аномальных климатических явлений (на примере средней полосы Европейской части России). Автореф. дис. … канд. биол. наук. М.: ИПЭЭ РАН, 2008. 27 с.
30. Хачатуров М.А. Дендрохронологический метод мониторинга отклика лесных экосистем на изменение климата (автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук). Автореф. дис. … канд. биол. наук. М.: ИГКЭ Росгидромета и РАН, 1993. 16 с.
31. Хачатуров М.А. Дендрохронологические исследования в СССР и задачи биоклиматического мониторинга лесов // Проблемы экологического мониторинга и моделирования экосистем. 1989. Т. 12. С. 259–265.
32. Чернавская М.М. Реконструкция термических условий малого ледникового периода на севере Евразии (по дендрохронологическим данным) // Изв. АН СССР. Сер. геогр., 1985. № 1. С. 99–103.
33. Шиятов С.Г., Ваганов Е.А., Кирдянов А.В., Круглов В.Б., Мазепа В.С., Наурзбаев М.М., Хантемиров Р.М. Методы дендрохронологии. Ч. I. Основы дендрохронологии. Сбор и получение древеснокольцевой информации: Уч.-методич. пособие. Красноярск: КрасГУ, 2000. 80 с.
34. Щепкин В.Н. Голода в России // Исторический вестник. 1886. № 24 (2). С. 489–521.
35. Щербатов М.М. Рассуждение о нынешнем в 1787 году почти повсеместном голоде в России, о способах оному помочь и впредь предупредить подобное же нещастие, Кн. М.М. Щербатова // Чт. в общ. истории и древностей. 1860. Т. I. С. 81–112.
36. Biondi F. and Waikul K. DENDROCLIM2002: A C++ Program for statistical calibration of climate signals in tree-ring chronologies // Computers & Geosciences. 2004. Vol. 30. P. 303–311.
37. Buntgen U., Bellwald I., Kalbermatten H., Schmidhalter M., Frank D., Freund H., Bellwald W., Neuwirth B., Nusser M., and Esper J. 700 Years of Settlement and Building History in the Lotschental, Switzerland // Erdcunde. 2006. Bd. 60. H. 2. P. 96–112.
38. Buntgen U., Brazdil R., Dobrovolny P., Trnka M., Kyncl T. Five centuries of Southern Moravian drought variations revealed from living and historic tree rings // Theor. Appl. Climatol. 2011. Vol. 105. P. 167–180. DOI:10.1007/s00704-010-0381-9.
39. Buntgen U., Trouet V., Frank D., Leuschner H.H., Friedrichs D., Luterbacher J., and Esper J. Tree-ring indicators of German summer drought over the last millenium // Quat. Sci. Rev. 2010. Vol. 29. P. 1005– 1016.
40. Buntgen U., Brazdil R., Heussner K.-U., Hofmann J., Kontic R., Kyncl T., Pfi ster C., Chroma K., and Tegel W. Combined dendro-documentary evidence of Central European hydroclimatic springtime extremes over the last millennium // Quat. Sci. Rev. 2011. doi:10.1016/j. quascirev. 2011.10.010.
41. Brazdil R., Štěpankova P., Kyncl T., and Kyncl J. Fir tree-ring reconstruction of March–July precipitation in southern Moravia (Czech Republic), 1376–1996 // Clim. Res. 2002. Vol. 20. P. 223–239.
42. Cook E.R. A Time series analysis approach to tree-ring standartization: Ph. D. Diss. University of Arizona, 1985.
43. Cook E.R. and Kairiukstis L.A. Methods of dendrochronology: Applications in the environmental sciences. Dordrecht; N. Y., 1990.
44. Dobrovolny P., Brazdil, R., Trnka, M., Kotyza O., Valašek H. Precipitation reconstruction for the Czech Lands, AD 1501–2010 // Int. J. of Climatology. 2015. Vol. 35 (1). P. 1–14.
45. Fan Y. and H. van den Dool. Climate Prediction Center global monthly soil moisture data set at 0.5° resolution for 1948 to present // J. Geophys. Res. 2004. Vol. 109 (D10102). doi:10.1029/2003JD004345.
46. Harris I., P. Jones, T. Osborn, and D. Lister. Updated high-resolution grids of monthly climatic observations – the CRU TS3.10 Dataset // Int. J. of Climatology. 2013. Vol. 34 (3). P. 623–642.
47. Helama S., Timonen M., Holopainen J., Ogurtsov M.G., Mielikainen K., Eronen M., Lindholm M., and Merilainen J. Summer temperature variations in Lapland during the Medieval Warm Period and the Little Ice Age relative to natural instability of thermohaline circulation on multi-decadal and multi-centennial scales // J. Quat. Sci. 2009. Vol. 24. P. 450–456.
48. Holmes R.L. Computer-assisted quality control in treering dating and measurement // Tree-Ring Bulletin. Vol. 43. P. 69–78.
49. Kress A., Saurer M., Siegwolf R.T.W., Frank D.C., Esper J., and Bugmann H. A 350 year drought reconstruction from Alpine tree ring stable isotopes // Global Biogeochem. Cycles. 2010. Vol. 24 (2). doi:10.1029/2009GB003613.
50. Kuuluvainen T. and Aakala T. Natural forest dynamics in boreal Fennoscandia: a review and classifi cation // Silva Fennica. 2011. Vol. 45(5). P. 823–841.
51. Koprowski M., Przybylak R., Zielski A., and Pospieszyńska A. Tree rings of Scots pine (Pinus sylvestris L.) as a source of information about past climate in northern Poland Int // J. Biometeorol. 2012. 56:1–10. DOI:10.1007/s00484-010-0390-5.
52. MacDonald G., Kremenetski K., Smith L.H.G. Hidalgo. Recent Eurasian river discharge to the Arctic Ocean. The context of longer-term dendrohydrological records // J. Geophys. Res. 2007. Vol. 112 (G4). G04S50. doi:101029/2006JG000333.
53. Neuwirth B., Esper J., Schweingruber F.H., and Winiger M. Site ecological differences to the climatic forcing of Spruce Pointer years from the Lotschental, Switzerland // Dendrochronologia. 2004. Vol. 21. Iss. 2. P. 69–78.
54. Neuwirth В., Schweingruber F., and Winiger M. Spatial patterns of Central European Pointer years from 1901 to 1971 // Dendrochronologia. 2007. Vol. 24. Iss. 2–3. P. 79–89.
55. Rinn F. TSAP. Version 3.0. Reference manual. Computer program for time series analysis and presentation. Heidelberg, 1996.
56. Schweingruber F.H., Eckstein D., Bachet S.F., and Braker O.U. Identifi cation, presentation and interpretation of event years and pointer years in Dendrochronology // Dendrochronologia. 1990. Vol. 8. P. 9–38.
57. Vicente-Serrano, S.M., S. Begueria and J.A. LopezMoreno (2011), Comment on “Characteristics and trends in various forms of the Palmer Drought Severity Index (PDSI) during 1900–2008” by Aiguo Dai. J. Geophys. Res., 116, D19112. DOI:10.1029/2011JD016410.
58. Wetter O., Pfi ster K., Werner J.P., Zorita E., Wagner S., Seneviratne S.I., Herget J., Grunewald U., Luterbacher J., Alcoforado M.-J., Barriendos M., Bieber U., Brazdil R., Burmeister K.H., Camenisch C., Contino A., Dobrovolny P., Glaser R., Himmelsbach I., Kiss A., Kotyza O., Labbe T., Limanowka D., Litzenburger L., Nordl O, Pribyl K., Retso D., Riemann D., Rohr C., Siegfried W., Soderberg J., and Spring J.-L. The yearlong unprecedented European heat and drought of 1540 – a worst case Climatic Change. 2014. 125:349– 363. DOI:10.1007/s10584-014-1184-2.
59. Wilson R.J.S., Luckman B.H., and Esper J. A 500year dendroclimatic reconstruction of spring/summer precipitation from the lower Bavarian Forest Region, Germany // Int. J. of Climatology. 2005. Vol. 25 (5). P. 611–630.
Review
For citations:
Solomina O.N., Kuznetsova V.V., Matskovskii V.V., Dolgova E.A. WHAT DETERMINES THE WIDTH OF ANNUAL TREE-RINGS IN THE CENTRAL PART OF EAST-EUROPEAN PLAIN? Izvestiya Rossiiskoi Akademii Nauk. Seriya Geograficheskaya. 2016;(3):47-64. (In Russ.) https://doi.org/10.15356/0373-2444-2016-3-47-64
Views:
1407
Email this article 
