Róbert Kvak, Meteoinfo.sk / 23.02.2015 14:51
Dendrochronológia a jej metódy používané v klimatológií pri rekonštrukciách nedávnych alebo stovky rokov vzdialených klimatických podmienok si postupom času získavajú vo vedeckej spoločnosti čím ďalej väčšiu priazeň. Citlivosť rastlín na prostredie v ktorom stabilne rastú počas celého svojho života, nám ponúka možnosť pozorovať reakcie jednotlivých druhov na vonkajšie vplyvy. Tie sa u drevín zapíšu do ich stavby natrvalo. Pestrosť rozšírenia vegetácie na Zemi je úzko spojená s podnebím, pri ktorom zohráva dominantnú úlohu dostupnosť vody (živín), teplota vzduchu a teplota pôdy. Prenos vody z oceánov na pevninu prostredníctvom zrážkovej činnosti nasleduje povrchový odtok, výpar alebo vsakovanie, po ktorom môže voda dopĺňať podzemné zásoby, kým sa opäť nedostane k svojmu zdroju. V oblastiach, kde dochádza počas roka k sezónnej premene tekutého skupenstva zrážok na pevné, je týmto procesom zasiahnutý nielen kolobeh vody, ale aj celkový tok energie. Uplatneniu dendroklimatológie sa dostáva najmä v miernych zemepisných šírkach, kde stromy tvoria jeden letokruh ročne a jeho štruktúra a vzhľad sú do značnej miery ovplyvnené počasím počas celého roka. Tvorba, distribúcia, množstvo a trvanie snehovej pokrývky má vďaka svojej schopnosti meniť klimatické podmienky nesmierny dopad na rast stromov. Jej analýza preto predstavuje významný hodnotiaci faktor zmien klímy a dopadov na biosféru.
V nasledujich odstavcoch nadväzujeme priamo na koniec druhého článku týkajúceho sa danej problematiky (http://meteoinfo.sk/clanok/51424-snehova-pokryvka-ako-sucast-dendroklimatologickych-analyz-diel-2.).
Štúdie naznačujú, že v severných Skalnatých vrchoch je primárnym činiteľom pri tvorbe a dynamike snehovej pokrývky teplota. V závislosti od toho boli pozorované dve anomálie (1300-1330 a 1511-1530) za posledných 800 rokov porovnateľné s nedávnym obdobím (1900-1942 a 1980s-súčasnosť), kedy dochádza k úbytku snehu. SWE a suché periódy majú často blízky vzťah, preto ich prepojenie ponúka výhodný hodnotiaci nástroj v dendroklimatológií, viď. obrázky č. 1 a 2 (Timilsena a Piechota 2008). Maximálne akumulácie snehu sa zhodujú s absenciou požiarov a postupom ľadovcov počas tzv. Malej doby ľadovej (1650-1890), čo je možné aplikovať na vysoké a veľkú časť miernych zemepisných šírok. Južnejšie totiž v povodí rieky Colorado nie sú v chronológií zreteľné podstatnejšie nárasty SWE v tomto období, pravdepodobne ako dôsledok vyšších letných teplôt čo dokladuje aj nevýrazný postup ľadovcov nad pozorovanou oblasťou.
Obrázok č. 1 Troj, päť a desaťročné kĺzavé priemery rekonštrukcie SWE v hornom povodí rieky Colorado v troch skúmaných regiónoch. Timilsena a Piechota 2008
Obrázok č.2 Trojročný kĺzavý priemer odvodených udalostí sucha v hornom povodí rieky Colorado v troch skúmaných regiónoch (R 1,2,3) a na troch odlišných tokoch (S 1,2,3). Timilsena a Piechota 2008
Najextrémnejšie obdobia (minimum SWE: 1350s, 1400s a 1980s-súčasnosť; maximum SWE: 1600-1620) vykazujú rovnaké odchýlky v celých severoamerických Kordillerách. Z výsledkov vyplýva, že vyššie nadmorské výšky južných Kordillér zatiaľ chránia snehovú pokrývku pred vplyvom narastajúcich a kolísajúcich teplôt. Pozorovaný je mierny pohyb nulovej izotermy zimných mesiacov ako aj nulovej izotermy v akumulačnej zóne snehu v apríli (Pederson et al. 2011).
Rekonštrukcie snehovej pokrývky sú porovnateľné s odtokom potokov a riek. Vysoká snehová pokrývka sa vcelku zhoduje so zvýšeným odtokom a naopak. Naproti tomu nastávajú situácie, kedy najmä regionálne izolované vyššie teploty a suchšie počasie spôsobujú nerovnosti v odtoku oproti očakávaným pri prihliadnutí na zásoby vody v snehu. Najzreteľnejším príkladom je obdobie medzi rokmi 1118 a 1179, v ktorom v hornom povodí rieky Colorado prevládali priemerné alebo len slabo podpriemerné zásoby snehu, zatiaľ čo odtoky vykazujú extrémne nízku periódu. Presne s týmto obdobím súhlasí miestny nárast teplôt. Podstatnú úlohu zohráva evapotranspirácia a sublimácia.
Obrázok č. 4 Vzorkovanie Larix lyallii blízko Boulder Pass v Glacier National Park, MT. Pederson et al. 2011
Kombinácia vysokých teplôt a niekoľko desiatok rokov pokračujúcich absencií akumulácie snehovej pokrývky počas tzv. Stredovekého klimatického optima odzrkadľujú extrémnymi hodnotami nízkych stavov vodných tokov v rokoch 1143-1155. Podobné interakcie vyšších teplôt a sucha sú v súčasnosti dokumentované na hydrologickom suchu z roku 1950 a začiatkom roka 2000, čo môže vyvolať obavy do budúcnosti vo vzťahu snehová pokrývka-teplota-vodné stavy tokov v celý severoamerických Kordillerách. Približne 30 až 50 % jarných oteplení je vysvetlených dekádovým posunom pacifickej klímy, ktorý nastal v rokoch 1976-1984 v západnej časti Severnej Ameriky. Od tohto obdobia dochádza k poklesu zimných zrážok a k úbytku snehovej pokrývky na severe, zatiaľ čo južnejšie zrážky pribúdajú a akumulácie snehu narastajú (Pederson et al. 2011).
Vplyv cirkulačných pomerov a módov premenlivosti na variabilitu výsledkov zdôrazňuje Woodhouse 2003. Oproti veľkej časti Skalnatých vrchov je pozoruhodným najmä úbytok období s nízkymi hodnotami SWE na západe štátu Colorado, viď obr. č. 5. Jeho rekonštrukcia snehovej pokrývky do roku 1569 vysvetľuje 63 % rozptylu a dokazuje skutočnosť premenlivosti snehu už len na malom území.
Obrázok č. 5 Udalosti s minimálne trojročnými podpriemernými hodnotami SWE (hrúbka a jas znázorňujú intenzitu trvania a odchýlky od priemeru). Woodhouse 2003
Záver
Kombinácia teplôt a zrážok je rozhodujúca pri tvorbe zásob snehu, ktorá následne rozhoduje o zotrvaní vody v krajine a taktiež vplýva na rast vegetácie. Klimatické pomery sú časovo nestálym a plošne heterogénnym faktorom vstupujúcim do chronológie datovania snehovej pokrývky. Podstatnú úlohu pri charaktere snehovej pokrývky zohráva presná geografická poloha a cirkulácia atmosféry. Každý druh stromu reaguje na zasnežené prostredie jedinečne. Komplexne majú vysoké hodnoty snehu negatívny dopad na rast, avšak niektoré druhy to môžu vnímať ako pozitívum. Zhruba povedané, ideálne podmienky tvorí primeraná výška snehovej pokrývky s termoizolačnou schopnosťou, neprekračovanie kritickej hranice enormných návalov alebo deficitu snehu, relatívne neskorší nástup zimy a akumulácie snehu, skorší príchod vyšších avšak nie extrémnych teplôt, ktoré spôsobujú postupné topenie snehu a uvoľňovanie vody pre koreňový systém. Snehová pokrývka zohráva v špecifických a na vodný cyklus citlivých regiónoch mnohovýznamnú úlohu pri otázkach potrebného zásobovania obyvateľstva vodou. Súhrnne možno zhodnotiť, že množstvo snehu s mierne narastajúcou teplotou a prechodom snehových zrážok do dažďových na väčšine pevniny ubúda. Opäť však poznamenávame regionálnosť, ktorú dokumentuje prípad z Colorada.
Zdroje:
Black B.A., et al. (2015): Long-term growth-increment chronologies reveal diverse influences of climate forcing on freshwater and forest biota in the Pacific Northwest. Global Change Biology 21:10.1111/gcb.2015.21.issue-2, 594-604.
Bräuning, A. (2001): Combined view of various tree ring parameters from different forest habitats in Tibet for the reconstruction of seasonal aspects of Asian monsoon variability. The Palaeobotanist 50: 1-12.
Franklin, R.S. (2013): Growth response of the alpine shrub, Linanthus pungens, to snowpack and temperature at a rock glacier site in the eastern Sierra Nevada of California, USA. Quaternary International 310, 20-33.
Helama, S., et al. (2013): Dendroclimatic signals deduced from riparian versus upland forest interior pines in North Karelia, Finland. Ecological Research 28(6): 1019-1028.
Janak Timilsena, Thomas Piechota. (2008): Regionalization and reconstruction of snow water equivalent in the upper Colorado River basin. Journal of Hydrology 352:1-2, 94-106.
Kajimoto T., et al. (2002): Effects of snowfall fluctuation on tree growth and establishment of subalpine Abies mariesii near upper forest-limit of Mt. Yumori, Northern Japan. Arctic, Antarctic Alpine Res 34 (2):191–200.
Pederson, G. T., et al. (2011): The Unusual Nature of Recent Snowpack Declines in the North American Cordillera. Science 333:6040, 332-335.
Perkins, D.L., Swetnam, T.W. (1996): A dendroecological assessment of whitebark pine in the Sawtooth-Salmon River region, Idaho. Canadian Journal Forest Research 26: 2123-2133.
Peterson DW, Peterson DL (1994): Effects of climate on radial growth of subalpine conifers in the North Cascade Mountains. Can J For Res 24:1921–1934.
Woodhouse, C.A. (2003): A 431-Yr Reconstruction of Western Colorado Snowpack from Tree Rings, Journal of Climate, v. 16, p. 1551-1561.
Xiaohong Liu, et al. (2011): Combined tree-ring width and δ13C to reconstruct snowpack depth: a pilot study in the Gongga Mountain, west China. Theoretical and Applied Climatology 103, 133-144.