1. Detection and removal of disturbance trends in tree-ring series for dendroclimatology
- Author
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Rydval, Milos, Druckenbrod, Daniel, Anchukaitis, Kevin J., and Wilson, Rob
- Subjects
Dendroclimatology -- Methods ,Environment -- Research ,Dendrochronology -- Methods ,Ecology and history -- Analysis -- Usage -- Research ,Timber -- Natural history ,Earth sciences - Abstract
Nonclimatic disturbance events are an integral element in the history of forests. Although the identification of the occurrence and duration of such events may help to understand environmental history and landscape change, from a dendroclimatic perspective, disturbance can obscure the climate signal in tree rings. However, existing detrending methods are unable to remove disturbance trends without affecting the retention of long-term climate trends. Here, we address this issue by using a novel method for the detection and removal of disturbance events in tree-ring width data to assess their spatiotemporal occurrence in a network of Scots pine (Pinus sylvestris L.) trees from Scotland. Disturbance trends 'superimposed' on the tree-ring record are removed before detrending and the climate signals in the precorrection and postcorrection chronologies are evaluated using regional climate data, proxy system model simulations, and maximum latewood density (MXD) data. Analysis of subregional chronologies from the West Highlands and the Cairngorms in the east reveals a higher intensity and more systematic disturbance history in the western subregion, likely a result of extensive timber exploitation. The method improves the climate signal in the two subregional chronologies, particularly in the more disturbed western sites. Our application of this method demonstrates that it is possible to minimise the effects of disturbance in tree-ring width chronologies to enhance the climate signal. Key words: disturbance, Scotland, proxy system modelling, intervention detection, tree rings. Les evenements perturbateurs non climatiques font partie integrante de l'histoire des forets. Bien que la determination de l'occurrence et de la duree de tels evenements puisse aider a comprendre l'histoire environnementale et les changements de paysage dans une perspective dendroclimatique, une perturbation peut masquer le signal climatique dans les cernes annuels. Cependant, les methodes actuelles de suppression des tendances sont incapables d'eliminer les tendances de perturbation sans influencer le maintien des tendances climatiques a long terme. Dans cette etude, nous abordons ce probleme en utilisant une nouvelle methode de detection et de suppression des evenements perturbateurs dans les donnees de largeur de cernes annuels pour estimer leur apparition spatiotemporelle dans un reseau de pins sylvestres (Pinus sylvestris L.) en Ecosse. Les tendances de perturbation superposees a la chronologie de cernes annuels sont eliminees avant la suppression des tendances, et les signaux climatiques des chronologies avant et apres correction sont evalues a l'aide de donnees climatiques regionales, de simulations avec un modele base sur un systeme de proxy, et de donnees de densite maximale du bois final (DMX). L'analyse de chronologies sous regionales provenant des West Highlands et des Cairngorms, dans l'est, revele une plus grande intensite et un historique de perturbations plus systematiques dans la sous-region de l'ouest, probablement liees a une exploitation forestiere extensive. La methode ameliore la detection du signal climatique dans les chronologies des deux sous-regions, particulierement dans le cas des stations plus perturbees de l'ouest. Notre application de cette methode demontre qu'il est possible de minimiser les effets des perturbations dans les chronologies de largeur de cernes annuels de facon a ameliorer la detection du signal climatique. [Traduit par la Redaction] Mots-cles: perturbation, Ecosse, modelisation basee sur un systeme de proxy, detection des interventions, cernes de croissance., 1. Introduction Nonclimatic disturbance events represent an integral element of forest dynamics, and the identification of the occurrence and duration of such events using tree-ring data may serve to help [...]
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- 2016
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