Dendroklimatoloogia

Dendroklimatoloogia on dendrokronoloogia allteadus, mis tegeleb puude aastarõngaste abil kindla territooriumi kliima uurimisega teatud ajaperioodi vältel.
Puud on tundlikud neid ümbritseva keskkonna suhtes ning see väljendub aastarõngaste kasvus. Kliimatingimused, mis aastarõngaste kasvu mõjutavad, on näiteks sademed, temperatuur, pilvisus (päikeseliste päevade arv) ja tuul. Heade kasvutingimuste ajal kasvavad tavaliselt laiemad aastarõngad kui kehvemate kasvutingimuste korral. Samades keskkonnatingimustes kasvavatel puudel on sarnased kasvurõngaste mustrid.
Aastarõngaid on võimalik dateerida ühe või poole aasta täpsusega. Dendroklimatoloogiline baasandmestik saadakse puurõnga laiust vastava aasta kliimatingimustega võrreldes. Puu aastarõngad on ajaliselt väga täpne allikas kogumaks informatsiooni mineviku kliimatingimuste kohta. Aastarõngastest saadud informatsiooni abil saab kaardistada kliimamuutusi perioodide kohta, mille kohta mõõdetud andmeid pole.
Puu rõngaste uurimisest saadud aastarõngaste kronoloogiaid on võimalik võrrelda teiste klimaatilisi muutusi kajastavate aegridadega, nagu näiteks jää või setete ladestustega. Uurides ühe piirkonna klimaatilisi tingimusi erinevate aegridade najal, saadakse informatsiooni taimkatte reaktsioonist kliimamuutusele. Näiteks kui uurida lisaks puurõngastele ka õietolmu ladestumise mustreid (pinnasekihtidest võetakse proovid, kus määratakse õietolmu kogus ja liik), annab see ülevaate ökosüsteemi reageerimisest kliimamuutustele.
Ajalugu.
Dendroklimatoloogia on suhteliselt noor teadus. Säilinud on Leonardo da Vinci märkmed puuderõngaste laiustest ja selle põhjendusest, kuid eraldi teadusena hakati sellega tegelema 19. sajandi lõpus ja 20. sajandi alguses. Theodor Hartingut peetakse esimeseks bioloogiks, kes tegeles puude aastarõngaste uurimisega.
A. E. Douglassi (1867–1962) pani aluse tänapäevasele dendrokronoloogiale. Ta võttis kasutusele ristdateerimise meetodi. Ta avastas, et aastarõngaste keskmistatud kõveraid saab kasutada klimaatilise informatsiooni saamiseks.
Bruno Huber (1899–1960) oli Saksa metsadeadlane ja botaanik, kes uuris puude aastarõngaste kujunemise ökoloogilisi ja füsioloogilisi aspekte. Ta võttis kasutusele statistilise näitaja aastarõngaste ridade omavahelise sarnasuse hindamiseks ning poolalgoritmilised graafikud aastarõngaste laiuste kujutamiseks. Ta tõestas, et parasvöötme kliimas kasvavaid puid on võimalik kasutada dendrokronoloogilisteks uuringuteks. Tema tööde mõjutusel hakati ka teistes Euroopa riikides tegema dendrokronoloogilisi uurimusi.
Fjodor Nikiforovitsh Švedov (1840–1905) oli Novorossija Ülikooli füüsikaprofessor Odessas, kes tegeles ka füüsilise geograafiaga. Ta uuris jämedaid robiiniad ning prognoosis nende aastarõngaste laiuse järgi põua-aastate kordumisi.
Meetodid.
Dendroklimatoloogias kasutatakse dendrokronoloogia meetodeid, nagu näiteks standardiseerimine, proovi sügavus, ristdateerimine, prooviala valik, ning printsiipe, nagu limiteeriva faktori ehk piirava teguri põhimõte, replikatsioonipõhimõte ja ökoloogilise amplituudi printsiip. Dendroklimatoloogilistes uuringutes üritatakse vältida proovide võtmist puudelt, millel on silmnähtavad vigastused või mis on alammõõdulised. Uuritavad puud valitakse kliimatundlikelt aladelt, näiteks kaljunõlvakutelt või põhjapoolsetelt kasvualadelt.
Dendroklimatoloogiline uurimine algab uuritava koha valikuga. Sellele järgneb rõngaste mõõtmine, puu vanuse määramine, andmete statistiline kontroll ja aastarõngaste kronoloogia loomine.
Dendroklimatoloogilistes uuringutes kasutatakse enim kahte puurõnga omadust: puurõnga kogulaiust (TRW – "total ring width") ja maksimaalset hilispuidu tihedust (MXD – "maximum latewood density"). Teisteks kasutatavateks omadusteks on vara- ja hilispuidu eraldi mõõdetud laiused ning trahheiitide ja trahheede mõõtmed. Puu iga aastarõngas koosneb varapuidust ja hilispuidust. Varapuit on suurerakulisem kui hilispuit ning sellest tingituna on ka varapuidu tihedus väiksem kui hilispuidul. Visuaalselt saab vara- ja hilispuitu eristada värvi järgi. Varapuit on heledam ja hilispuit tumedam.
Puude kasvurõngaste abil piirkonna kliima uurimiseks peab kasvurõngaste kronoloogiat võrdlema kliimatingimuste kõveraga. Selleks on vaja andmeid muutujatest nagu temperatuur, sademed ja Palmeri põuaindeks (Palmer Drought Severity Index (PDSI)). Kliimarekonstruktsioonides kasutatakse erineva vanusega puid.
Proovi sügavus ("sample depth") on proovide arv, mis näitab nähtuse esinemist minevikus. Kui ala klimaatiliste tingimuste uurimiseks kasutatakse liiga väheste puude aastarõngaste aegridu, võivad üksikute puude kasvu eripärad häirida üldist kasvusignaali. Minimaalne vajalik proovide arv sõltub konkreetsest kasvukohast, kuid tavaliselt on vaja vähemalt kümmet proovi.
Standardiseerimine on protsess, mille käigus eemaldatakse aastarõngaste aegreast ebasoovitav pikaajaline varieerumine. Selleks jagatakse mõõtmistulemused statistilise võrrandiga, mis seostab puu kasvu tema vanusega. Sellega püütakse eelkõige eemaldada puu vanusest tingitud kasvutrende.
Dendroklimatoloogia Eestis.
Eestis tegeldakse dendrokronoloogiaga ja sealhulgas dendroklimatoloogiaga Tartu Ülikoolis ja Eesti Maaülikoolis. Eesti alade kohta on loodud kliimamudel, kasutades tamme aegridu, mis ulatuvad tagasi 1646. aastasse. Lisaks on Eesti alade kohta olemas 900-aastane männikronoloogia (1113–2008) ning kuuse- (1576–2012) ja lehisekronoloogiad.