Тренды климатических изменений в плотности годичных колец

Abstract

Актуальность исследования обусловлена необходимостью сохранности лесных зон и развития лесной индустрии в целом. Цель: использование многолетних трендов исследуемых характеристик: плотности годичных колец, изменений общего содержания озона в атмосфере и индекса аридности де Мортона для оценки климатических изменений; разложение дендрохронологического сигнала на компоненты, связанные с отдельными факторами. Объекты: временные ряды общего содержания озона в атмосфере, плотность годичных колец и индекс аридности де Мортона. Методы: анализ временных рядов, спектральный сингулярный анализ (метод «Гусеница», F-критерий). Результаты. Был выполнен анализ дендрохронологических и климатических данных в двух численных экспериментах (Data Mining). Это позволило получить информацию для прогноза условий годичного прироста хвойных и связать отдельные компоненты дендрохронологического сигнала с воздействием определенных факторов (температура, осадки, ультрафиолет-B радиация или УФ-В и др.). Использование метода «Гусеница» в сочетании с предварительно выполненным факторным анализом дисперсии дендрохронологических рядов помогает выделить климатическую и УФ-В чувствительную (радиационную) компоненты в отдельные временные ряды. Мы можем использовать полученные компоненты для долгосрочного прогнозирования плотности древесины. Сигналы УФ-B радиации (общего содержания озона) и климатический - для реконструкции и прогноза атмосферных характеристик (общего содержания озона, индекса аридности де Мортона). Уравнения нелинейных трендов максимальной плотности годичных колец, общего содержания озона, индекса аридности де Мортона также позволяют получить достоверный прогноз условий формирования годичных колец и плотности древесины, но на меньший период, так как в них не учитывается цикличность климатических процессов.

The relevance of the research is caused by the need to conserve forest zones and to develop forest industry. The main aim of the research is to use long-term trends in characteristics under study such as density of annual rings, changes in total ozone in the atmosphere and the de Martonne aridity index for assessing climate change. In addition, another aim of the study is to de-compose the dendrochronological signal into components associated with individual factors. Objects of the research are time series of the total ozone content in the atmosphere, density of annual rings and the de Martonne aridity index. Methods: time series analysis, spectral singular analysis (Caterpillar-SSA method), F-criterion. Results. The authors have analyzed the dendrochronological and climatic data in two numerical experiments (Data Mining). This allowed obtaining the information for the forecast of annual growth of coniferous trees and linking the individual components of the dendrochronological signal with the influence of certain factors (temperature, precipitation, ultraviolet-B radiation, etc.). The use of the Ca-terpillar-SSA method in combination with previously made factor analysis of the dispersion of the dendrochronological series helps allocate climatic and sensitive to ultraviolet-B radiation components in separate time series. The obtained components can be used for longterm prediction of wood density. Ultraviolet-B radiation (total ozone content) and climate signal can be used for reconstruction and prediction of atmospheric characteristics (total ozone content, the de Martonne aridity index). Equations of nonlinear trends of maximum density of annual rings of coniferous trees, of total ozone content, of the de Martonne aridity index also allow obtaining a reliable prediction of the conditions of formation of annual rings and wood density, but for a shorter period, as they do not consider the cyclicity of climatic processes.