رابطه بين پهناي حلقه‌هاي سالانه درختان بلوط و شاخص‌هاي اقليمي (منطقه‌اي و جهاني) در منطقه جوانرود كرمانشاه

Relationship between oakʹʹs tree-ring width and climatic indices (in regional and global scales) in Javanroud region, Kermanshah

سابقه و هدف: دستيابي به داده‌هاي درازمدت آب و هوايي پيشنياز بسياري از مطالعات هيدرولوژي و هواشناسي مي‌باشد. اما متاسفانه متوسط دوره آماري داده هاي هواشناسي در ايران كم‌تر از 60 سال است در حالي‌كه بعضي از پديده‌هاي جوي نوسانات چند صد ساله دارند. دانش اقليم‌‌شناسي درختي با مطالعه ارتباط بين متغير‌‌هاي اقليمي و حلقه‌‌هاي درخت به بازسازي اقليم گذشته مي‌پردازد. اما قبل از بازسازي اقليم توسط حلقه‌هاي درخت شناسايي دقيق متغيرهاي آب و هوايي موثر بر رشد درختان امري ضروريست. به همين منظور در اين پژوهش، همبستگي پهناي دواير سالانه درختان بلوط در منطقه جوانرود كرمانشاه با متغيرهاي دما و بارش ايستگاه‌هاي هواشناسي بررسي شد و براي بررسي تاثير خشكسالي بر رشد درختان از شاخص بارندگي استاندارد اصلاح شده (SPImod) استفاده شد. همچنين همبستگي پهناي دواير سالانه درختان با داده‌هاي هواشناسي جهاني نيز ترسيم گرديد. مواد و روش‌ها: در اين پژوهش از حلقه‌هاي سالانه درختان بلوط گونه مازو (Quercus Infectoria) از جنگل‌هاي بلوط در جوانرود كرمانشاه استفاده شد. از داده‌هاي دما و بارش ايستگاه‌هاي هواشناسي مجاور سايت نمونه‌برداري استفاده شد و مناسب‌ترين ايستگاه هواشناسي بر پايه بيش‌ترين همبستگي با پهناي دواير سالانته درختان تعيين گرديد. سپس شاخص بارندگي استاندارد اصلاح‌شده در 12 گام زماني محاسبه و مناسب‌ترين گام زماني كه توجيه‌كننده بهتري از رشد درختان است تعيين شد. همچنين داده‌هاي شبكه جهاني نقاط (دما، بارندگي و شاخص شدت خشكسالي پالمر (PDSI)) در قاره هاي آسيا، اروپا، آفريقا و اقيانوسيه نيز از سايت سازمان ملي اقيانوسي و جوي ايالات متحده دانلود شد و ضمن بررسي الگوي همبستگي رشد درختان با نزديك‌ترين نقاط هر يك از شبكه-ها، نقشه معناداري ضرايب همبستگي پهناي دواير سالانه درختان با داده هاي شبكه جهاني نقاط نيز ترسيم گرديد. يافته‌ها: از نتايج اوليه همبستگي پهناي دواير سالانه درختان با داده هاي ايستگاهي، ايستگاه هاي دوآب مرك و كرمانشاه به‌ترتيب ايستگاه هاي مناسب براي تحليل‌هاي بارش و دما در منطقه انتخاب شدند. بر مبناي داده هاي ايستگاهي در همه ماه هاي سال تاثير دماي هوا بر رشد درختان منطقه منفي است كه البته تاثير دماي حداكثر در مقايسه با دماي حداقل بسيار معنادار‌‌‌‌تر بود كه اين نشان‌دهنده غلبه تاثير تنش گرما بر تنش يخبندان در رشد درختان اين منطقه است. دما و بارش چند ماه قبل و چند ماه بعد از شروع رشد بيش‌ترين تاثير را بر رشد درختان داشته ولي دماي ماه شروع فصل رشد تاثير معني‌داري بر رشد درختان ندارد. در مورد SPImod، بيش‌ترين همبستگي‌ها با عرض حلقه‌هاي درخت، در پنجره‌هاي زماني 5 تا 8 ماه به‌ترتيب با ماه هاي پاياني جون تا آگوست به‌دست آمد. همچنين استفاده از شاخص SPImod به جاي داده‌هاي بارش باعث افزايش حداقل 10 درصدي ضرايب همبستگي با پهناي دواير درختان شد. بر مبناي داده‌هاي PDSI از شبكه جهاني نقاط مشخص شد كه وضعيت مطلوب رطوبت خاك از چند ماه قبل تا انتهاي دوره رشد تاثير مثبت و معناداري بر رشد درختان منطقه دارد. تحليل نقشه‌هاي معناداري ضرايب همبستگي داده‌هاي جهاني با پهناي دواير سالانه نشان داد كه شرايط دمايي و رطوبتي گستره بزرگي شامل كشورهاي واقع در غرب كشور و خاورميانه و همچنين بخش‌هايي از شمال‌شرق ايران همبستگي معناداري با رشد درختان اين منطقه دارند. نتيجه‌گيري: بر اساس نتايج اين پژوهش مشخص شد كه رشد درختان اين منطقه بيش‌تر توسط متغيرهاي رطوبتي محدود مي‌شود تا متغيرهاي دمايي. همچنين استفاده از شاخص SPImod به‌جاي داده‌هاي بارندگي توصيه مي‌گردد. به‌علاوه مشخص شد كه محدوده‌هاي همبستگي معنادار (در مجاور منطقه مطالعاتي) به خوبي با مسيرهاي نفوذ توده‌هاي سوداني و مديترانه‌اي از غرب كشور و توده‌هاي باران‌زاي وارده از شمال‌شرق كشور مطابقت دارد و مي‌توان گفت درختان بلوط مازو اين منطقه به خوبي مي‌تواند شرايط آب و هوايي منطقه خاورميانه را بازسازي نمايد.

Background and Objectives: Achieving long-term climate data is a prerequisite for hydrology and meteorology studies. But unfortunately, the average period of meteorological data is less than 60 years in Iran, while some atmospheric phenomena have multi centennial fluctuation. Dendroclimatology science reconstructs the past climate using the relationship between climate variables and tree rings. But identification of most effective climatic variables on tree growth is essential, prior to the reconstruction of past climate. For this purpose, the correlation of some climatic indices of meteorological stations and the tree-ring width of Oak trees was investigated in Javanroud region of Kermanshah Province and the modified Standardized Precipitation Index (SPImod) was used to evaluate the effect of drought on tree growth. Also the correlation of tree ring widths and grid point data network were calculated. Materials and Methods: The annual tree ring width of Quercus Infectoria from oak forests of Javanroud Kermanshah was used. Temperature and precipitation data from meteorological stations near the tree ring site were used and the most appropriate station was determined based on the highest correlation with tree ring width. Then the SPImod in 12 time scales was calculated and the most appropriate one having higher correlation with tree ring data was selected. As well the grid point data network (temperature, precipitation and Palmer Drought Severity Index (PDSI)) of Asia, Europe, Africa and Oceania downloaded from NOAA site. By studying the correlation of tree growth and the closest point data of each networks, correlation coefficient map of tree-ring width with global network data points was plotted. Results: Correlation analysis of tree ring and meteorological station data showed that Doabe Merek and Kermanshah stations are the appropriate stations for the analysis of temperature and precipitation data respectively. Based on the meteorological station data the results showed that the air temperature had a negative effect on growth of trees in this region. The effect of maximum temperature in comparison to minimum temperature was more significant representing the dominant effect of heat stress on the freezing stress in trees growth in this area. Also temperature and precipitation of a few months before and after the growth period had most impacts on tree growth while the temperature at the beginning of the growing season had no significant effect on tree growth. The highest correlation coefficients of tree ring with the SPImod were derived from the 5-8 time scales with the final months of June to August, respectively. Use of SPImod instead of precipitation data caused to increase correlation coefficients at least 10%. Correlation analysis of PDSI and tree ring data showed that favorable soil moisture for several months before the end of the growing season had significant positive impact on the growth of trees. Spatial analysis of correlation coefficients reveals that, temperature and moisture conditions of a great extent includes countries in the West of Iran and the Middle East and also some countries in North East of Iran significantly correlated with the growth of trees in this region. Conclusion: The results of this study showed that growth of oak trees in the region is limited by moisture condition instead of temperature variables. Also use of SPImod instead of precipitation is recommended. It was revealed that significant correlated boundaries (next to the study area) corresponded to intrusion paths of the Sudan and the Mediterranean air masses from the west and the pluvial air masses from northeastern of Iran. Moreover it can be concluded that past climate of the Middle East countries can be reconstructed from Quercus Infectoria trees, accurately.