Published September 1, 2020
| Version v1
Publication
Open
Climate and atmospheric circulation related to frost-ring formation in Picea mariana trees from the Boreal Plains, interior North America
- 1. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas
- 2. National University of San Juan
- 3. University of Winnipeg
Description
Earlier spring and earlier onset of growth, as a consequence of climate change, may expose trees and crops to increased risk of exposure to frost damage. In this study, we compare the frequency of frost rings in three regions [Porcupine Provincial Forest (PPF; north-latitude); Duck Mountain Provincial Forest (DMPF; mid-latitude) and Riding Mountain National Park (RMNP, south-latitude)] located in the Boreal Plains of interior North America. In each of PPF and DMPF, twenty upland black spruce [Picea mariana (Mill.) BSP] trees were sampled using stem analysis and others were sampled at breast height or below. In RMNP, multiple coniferous tree species were sampled at breast height or below to allow comparison among species. Results from stem analysis indicated that frost rings were more frequent in DMPF than PPF (north of DMPF). Frost rings identified up to a height of 16 m and were formed predominantly in the early cambial age zone. As a general pattern, frost rings recorded in PPF occurred more abundantly in years with warm April temperatures and this association was less prevalent in DMPF. Frost rings were formed following extreme frost events in late May - early June and frost-ring years corresponded to years with cooler June temperatures. A significant positive association was found between frost-ring frequency and the El Niño Southern Oscillation. In the absence of an early spring, black spruce trees were less affected by frost damages. Stem analysis provided a better record of spring frosts than solely sampling at breast height or below. The multi-species approach used in RMNP revealed many years with synchronous frost rings among species. The development of a large network of frost-ring chronologies from tree species of various age classes and/or from stem analysis will help with assessing the impact of late spring frosts on forest dynamics and to document large-scale climate anomalies in areas with low climate data coverage and/or prior to instrumental records.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
في وقت مبكر من الربيع وبداية النمو، نتيجة لتغير المناخ، قد يعرض الأشجار والمحاصيل لخطر متزايد للتعرض لأضرار الصقيع. في هذه الدراسة، قارنا تواتر حلقات الصقيع في ثلاث مناطق [غابة مقاطعة بوركوبين (PPF ؛ خط العرض الشمالي) ؛ غابة مقاطعة جبل البط (DMPF ؛ خط العرض الأوسط) ومتنزه Riding Mountain الوطني (RMNP، خط العرض الجنوبي)] الموجود في السهول الشمالية في أمريكا الشمالية الداخلية. في كل من PPF و DMPF، عشرين شجرة تنوب سوداء مرتفعة [Picea mariana (Mill.) تم أخذ عينات من أشجار BSP] باستخدام تحليل الساق وتم أخذ عينات أخرى بارتفاع الثدي أو أقل. في RMNP، تم أخذ عينات من أنواع الأشجار الصنوبرية المتعددة عند ارتفاع الثدي أو أقل للسماح بالمقارنة بين الأنواع. أشارت نتائج تحليل الجذع إلى أن حلقات الصقيع كانت أكثر تواترًا في DMPF من PPF (شمال DMPF). تم تحديد حلقات الصقيع حتى ارتفاع 16 مترًا وتشكلت في الغالب في المنطقة العمرية الكامبية المبكرة. كنمط عام، حدثت حلقات الصقيع المسجلة في PPF بشكل أكثر وفرة في السنوات ذات درجات الحرارة الدافئة في أبريل وكان هذا الارتباط أقل انتشارًا في DMPF. تشكلت حلقات الصقيع بعد أحداث الصقيع الشديدة في أواخر مايو/أيار - أوائل يونيو/حزيران، وتوافقت سنوات حلقات الصقيع مع السنوات ذات درجات الحرارة الأكثر برودة في يونيو/حزيران. تم العثور على ارتباط إيجابي كبير بين تردد حلقة الصقيع والتذبذب الجنوبي لظاهرة النينيو. في غياب أوائل الربيع، كانت أشجار التنوب السوداء أقل تأثراً بأضرار الصقيع. قدم تحليل الجذع سجلاً أفضل لصقيع الربيع من أخذ العينات فقط عند ارتفاع الثدي أو أقل. كشف النهج متعدد الأنواع المستخدم في RMNP عن سنوات عديدة مع حلقات صقيع متزامنة بين الأنواع. سيساعد تطوير شبكة كبيرة من التسلسل الزمني لحلقات الصقيع من أنواع الأشجار من مختلف الفئات العمرية و/أو من تحليل الساق في تقييم تأثير الصقيع في أواخر الربيع على ديناميكيات الغابات وتوثيق الانحرافات المناخية واسعة النطاق في المناطق ذات تغطية البيانات المناخية المنخفضة و/أو قبل السجلات الآلية.Translated Description (French)
Un printemps précoce et un début de croissance plus précoce, en raison du changement climatique, peuvent exposer les arbres et les cultures à un risque accru d'exposition aux dommages causés par le gel. Dans cette étude, nous comparons la fréquence des cernes de gel dans trois régions [forêt provinciale de Porcupine (PPF ; latitude nord) ; forêt provinciale de Duck Mountain (DMPF ; latitude moyenne) et parc national du Mont-Riding (RMNP, latitude sud)] situées dans les plaines boréales de l'intérieur de l'Amérique du Nord. Dans chacun des PPF et DMPF, vingt épinettes noires de montagne [Picea mariana (Mill.) BSP] ont été échantillonnés à l'aide d'une analyse de tige et d'autres ont été échantillonnés à hauteur de poitrine ou en dessous. Dans le PNMR, plusieurs espèces de conifères ont été échantillonnées à hauteur de poitrine ou en dessous pour permettre la comparaison entre les espèces. Les résultats de l'analyse de la tige ont indiqué que les anneaux de gel étaient plus fréquents dans le DMPF que dans le PPF (au nord du DMPF). Les anneaux de gel ont été identifiés jusqu'à une hauteur de 16 m et se sont formés principalement dans la zone d'âge cambiale précoce. En règle générale, les anneaux de gel enregistrés dans le PPF se sont produits plus abondamment les années où les températures d'avril étaient chaudes et cette association était moins répandue dans le DMPF. Des anneaux de gel ont été formés à la suite d'événements de gel extrêmes de la fin mai au début juin et les années de gel correspondaient à des années avec des températures plus fraîches en juin. Une association positive significative a été trouvée entre la fréquence des cernes de gel et l'oscillation australe El Niño. En l'absence d'un printemps précoce, les épinettes noires étaient moins touchées par les dommages causés par le gel. L'analyse des tiges a fourni un meilleur enregistrement des gelées printanières que l'échantillonnage uniquement à hauteur de poitrine ou en dessous. L'approche multi-espèces utilisée dans le RMNP a révélé de nombreuses années avec des anneaux de gel synchrones entre les espèces. L'élaboration d'un vaste réseau de chronologies des anneaux de gel à partir d'espèces d'arbres de diverses classes d'âge et/ou de l'analyse des tiges aidera à évaluer l'impact des gelées de la fin du printemps sur la dynamique des forêts et à documenter les anomalies climatiques à grande échelle dans les zones où la couverture des données climatiques est faible et/ou avant les enregistrements instrumentaux.Translated Description (Spanish)
La primavera temprana y el inicio más temprano del crecimiento, como consecuencia del cambio climático, pueden exponer a los árboles y los cultivos a un mayor riesgo de exposición a los daños por heladas. En este estudio, comparamos la frecuencia de los anillos de heladas en tres regiones [Bosque Provincial Porcupine (PPF; latitud norte); Bosque Provincial Duck Mountain (DMPF; latitud media) y Parque Nacional Riding Mountain (RMNP, latitud sur)] ubicadas en las llanuras boreales del interior de América del Norte. En cada uno de PPF y DMPF, veinte abetos negros de tierras altas [Picea mariana (Mill.) BSP] se muestrearon mediante análisis de tallos y otros se muestrearon a la altura del pecho o por debajo. En RMNP, se muestrearon múltiples especies de árboles coníferos a la altura del pecho o por debajo para permitir la comparación entre especies. Los resultados del análisis STEM indicaron que los anillos de escarcha eran más frecuentes en DMPF que en PPF (al norte de DMPF). Anillos de escarcha identificados hasta una altura de 16 m y se formaron predominantemente en la zona de edad cambial temprana. Como patrón general, los anillos de heladas registrados en PPF ocurrieron más abundantemente en años con temperaturas cálidas de abril y esta asociación fue menos frecuente en DMPF. Los anillos de heladas se formaron después de eventos de heladas extremas a fines de mayo y principios de junio, y los años de los anillos de heladas correspondieron a años con temperaturas más frías en junio. Se encontró una asociación positiva significativa entre la frecuencia de los anillos de escarcha y la Oscilación Austral de El Niño. En ausencia de una primavera temprana, los abetos negros se vieron menos afectados por los daños causados por las heladas. El análisis del tallo proporcionó un mejor registro de las heladas primaverales que el muestreo exclusivo a la altura del pecho o por debajo. El enfoque multiespecie utilizado en RMNP reveló muchos años con anillos de heladas síncronos entre especies. El desarrollo de una gran red de cronologías de anillos de heladas de especies de árboles de diversas clases de edad y/o del análisis de tallos ayudará a evaluar el impacto de las heladas de finales de la primavera en la dinámica forestal y a documentar anomalías climáticas a gran escala en áreas con baja cobertura de datos climáticos y/o antes de los registros instrumentales.Files
CONICET_Digital_Nro.b9ca31ce-4852-4678-8ffd-21a577416458_B.pdf.pdf
Files
(3.5 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:c7bfcb1081a86665923be7c5e61f257e
|
3.5 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- دوران المناخ والغلاف الجوي المتعلق بتكوين حلقة الصقيع في أشجار Picea mariana من السهول الشمالية، داخل أمريكا الشمالية
- Translated title (French)
- Circulation climatique et atmosphérique liée à la formation de cernes de gel dans les arbres Picea mariana des plaines boréales, à l'intérieur de l'Amérique du Nord
- Translated title (Spanish)
- Clima y circulación atmosférica relacionados con la formación de anillos helados en árboles de Picea mariana de las llanuras boreales, interior de América del Norte
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W3028492918
- DOI
- 10.1016/j.wace.2020.100264
References
- https://openalex.org/W135188070
- https://openalex.org/W1483254947
- https://openalex.org/W1499471208
- https://openalex.org/W1556866995
- https://openalex.org/W1565092696
- https://openalex.org/W1867005924
- https://openalex.org/W1930242476
- https://openalex.org/W1949897725
- https://openalex.org/W1971010637
- https://openalex.org/W1975328522
- https://openalex.org/W1979217470
- https://openalex.org/W1986183147
- https://openalex.org/W1988181720
- https://openalex.org/W1988517375
- https://openalex.org/W1988893018
- https://openalex.org/W1998470617
- https://openalex.org/W1998977261
- https://openalex.org/W1999137117
- https://openalex.org/W2014480281
- https://openalex.org/W2016739057
- https://openalex.org/W2018305231
- https://openalex.org/W2030274869
- https://openalex.org/W2031674059
- https://openalex.org/W2045984166
- https://openalex.org/W2048237380
- https://openalex.org/W2048524025
- https://openalex.org/W2061507805
- https://openalex.org/W2069502504
- https://openalex.org/W2075995481
- https://openalex.org/W2081757228
- https://openalex.org/W2085487887
- https://openalex.org/W2103124677
- https://openalex.org/W2109890836
- https://openalex.org/W2116716656
- https://openalex.org/W2117729290
- https://openalex.org/W2122067341
- https://openalex.org/W2123812251
- https://openalex.org/W2125863264
- https://openalex.org/W2126708624
- https://openalex.org/W2132027258
- https://openalex.org/W2143489786
- https://openalex.org/W2144873571
- https://openalex.org/W2154809729
- https://openalex.org/W2174503472
- https://openalex.org/W2250410079
- https://openalex.org/W2317703901
- https://openalex.org/W2396169473
- https://openalex.org/W2399728266
- https://openalex.org/W2462747668
- https://openalex.org/W2525079101
- https://openalex.org/W2540358458
- https://openalex.org/W2811117843
- https://openalex.org/W2882976060
- https://openalex.org/W2896676224
- https://openalex.org/W2931814284
- https://openalex.org/W2945249118
- https://openalex.org/W4245030074