Кіріспе
Ағаштардан өткен климатты анықтау ғылымы
Дендроклиматология – ағаштардың (негізінен жылдық ағаш сақиналарының қасиеттері) арқасында өткен климатты анықтау ғылымы. Ағаш сақиналары өсуге қолайлы жағдайларда кеңейеді, ал қиын кезеңдерде тар болады. Жылдық сақиналардың басқа да қасиеттері, мысалы, максималды кешкі ағаш тығыздығы (MXD), қарапайым сақина енінен гөрі жақсы көрсеткіштер екені дәлелденген. Ғалымдар ағаш сақиналарын пайдаланып, жүздеген, тіпті мыңдаған жылдарға дейінгі жергілікті климатты бағалап келді. Көптеген ағаш сақиналарын зерттеулерді біріктіру арқылы (кейде басқа климаттық көрсеткіштермен бірге) ғалымдар өткен өңірлік және жаһандық климатты анықтады.
Артықшылықтар
Ағаш сақиналары климаттық проксилер ретінде ерекше пайдалы, себебі оларды дендрохронология арқылы жақсы мерзімдеуге болады, яғни үлгіден үлгіге сақиналарды сәйкестендіру арқылы. Бұл өлі ағаштардың үлгілерін, тіпті ғимараттардан немесе археологиялық қазбалардан алынған үлгілерді пайдаланып, уақытты керіге қарай кеңейтуге мүмкіндік береді. Ағаш сақиналарының тағы бір артықшылығы – олар бұрғылау сияқты басқа прокси әдістерден өзгеше, жылдық өсімдер бойынша нақтырақ бөлінеді. Сонымен қатар, ағаш сақиналары климаттың әртүрлі факторларына (температура, ылғалдылық, бұлттылық) сезімтал келеді, сондықтан климаттың түрлі жақтарын (тек температураны ғана емес) зерттеуге болады. Дегенмен, мұның да екі жақты әсері болуы мүмкін.
Шектеулер
Дендроклиматологияның артықшылықтарымен бірге, кейбір шектеулері де бар: араласатын факторлар, географиялық жамылу аймағы, жылдық шешім және жинау қиындықтары. Осы қиындықтарды ішінара ескеру үшін сала әртүрлі әдістерді әзірледі.
Қозғалыс факторлары
Ағаш сақинасының еніне климаттық және климаттық емес бірнеше факторлар, сондай-ақ сызықты емес әсерлер әсер етеді. Жеке факторларды (зерттеуге қатысты факторларды) оқшаулау әдістеріне ботаникалық зерттеулер арқылы өсуға әсер ететін факторларды калибрлеу және "шектеуші ормандарды" (көбінесе зерттеліп отырған факторға жауап беретін ормандарды) таңдау кіреді.
Климаттық факторлар
Ағаштарға әсер ететін климаттық факторларға температура, жауын-шашын, күн сәулесі және жел жатады. Осы факторларды ажырату үшін ғалымдар "шектеулік орталардан" ақпарат жинақтайды. Шектеулік ортаға мысал – жоғары биіктіктегі ағаш шебі: мұнда ағаштар температураның өзгеруінен ("шектелген") жауын-шашынның өзгеруінен (артық) көбірек әсер етуі күтіледі. Керісінше, төменгі биіктіктегі ағаш шебі температураның өзгеруіне қарағанда жауын-шашынның өзгеруіне көбірек сезімтал болады деп күтіледі. Бұл толыққанды шешім емес, себебі "шектеулік ортада" да көптеген факторлар ағаштарға әсер ете береді, бірақ бұл көмектеседі. Теория бойынша, жақын жердегі әртүрлі типтегі шектеулік орталардан (мысалы, бір таудағы жоғары және төменгі ағаш шептерінен) үлгілер жинау арқылы көптеген климаттық факторларды математикалық тұрғыда шешуге болады.
Климатқа қатысты емес факторлар
Климатқа байланысты емес факторларға топырақ, ағаштардың жасы, өрт, ағаштар арасындағы бәсекелестік, генетикалық айырмашылықтар, орман шаруашылығы жұмыстары немесе адамның басқа да әрекеттерінен туындаған бұзылыстар, шөпқоректілердің (әсіресе қой жайылымы) әсері, жәндіктердің көбеюі, аурулар және CO2 концентрациясы жатады. Кеңістікте кездейсоқ өзгеретін факторлар үшін (ағаштан ағашқа немесе тоғайдан тоғайға) ең жақсы шешім – шатастыратын шуды жою үшін жеткілікті деректерді (көп үлгілерді) жинау болып табылады. Ағаштардың жасы әртүрлі статистикалық әдістермен түзетіледі: жалпы ағаш тіркеліміне сплайн қисықтарын бейімдеу немесе әртүрлі кезеңдерде салыстыру үшін бірдей жастағы ағаштарды пайдалану (аймақтық қисықтарды стандарттау). Мұқият тексеру және учаскелерді таңдау кейбір шатастыратын факторларды шектеуге көмектеседі, мысалы, қазіргі заманғы адамның әсеріне ұшырамаған учаскелерді таңдау.
Сызықтық емес әсерлер
Жалпы, климаттанушылар сақина енінің қызығушылық тудыратын айнымалыға (мысалы, ылғалға) сызықтық тәуелділігін қабылдайды. Дегенмен, егер айнымалы жеткілікті дәрежеде өзгерсе, жауап төмендеуі немесе тіпті керісінше болуы мүмкін. Көптеген үй шаруалары үй өсімдіктерін тым аз немесе тым көп сумен суаруға болатынын жақсы біледі. Сонымен қатар, өзара әсерлесулер де болуы мүмкін (мысалы, "температура мен жауын-шашынның көбейтіндісі" температура мен жауын-шашынның өзіндік әсерінен басқа өсуге де әсер етуі мүмкін). Сондай-ақ, "шектеуші жағдай" қызығушылық тудыратын айнымалыны оқшаулауға көмектеседі. Мысалы, ағаштардың өсетін жоғарғы шегінде, ағаш "суықпен шектелген" болғандықтан, жоғары температураның сызықтық емес әсерінің ("кері квадраттық") өсу маусымында сақина еніне сандық тұрғыдан маңызды әсері тигізуі екіталай.
Бүлдіргіш факторларды түзету үшін ботаникалық қорытындылар
Ботаникалық зерттеулер шатастыратын факторлардың әсерін бағалауға көмектеседі және кейбір жағдайларда оларға түзетулер енгізуге мүмкіндік береді. Мұндай тәжірибелер өсу көрсеткіштерінің барлығы қатаң бақыланатындай (мысалы, жылыжайда), жартылай бақыланатындай (мысалы, FACE [Free Airborne Concentration Enhancement] тәжірибелері) немесе табиғи жағдайлар мониторингі жасалатындай болуы мүмкін. Қай жағдайда болса да, маңыздысы – өсуге қандай факторлар әсер ететінін анықтау үшін бірнеше өсу факторлары мұқият тіркелуі керек. (Фенноскандинавиялық мақалаға сілтеме қосылсын). Осы мәліметтердің арқасында сақина енінің реакциясын дәлірек түсінуге болады және тарихи (мониторингі жасалмаған) ағаш сақиналарынан алынған қорытындылардың сенімділігі артады. Бұл тұжырымдама бойынша, бұл шектеуші ормандар принципіне ұқсас, бірақ ол калибрлеу сияқты санмен өлшенетін.
Дивергенция мәселесі
Дивергенция мәселесі – бір жағынан термометрлермен (құралдық температуралар) өлшенген температуралар мен, екінші жағынан ағаштардың жылдық сақиналарының кешіккен қабаттарының тығыздығы немесе ені бойынша қайта құрылған температуралар арасындағы үйлеспеушілік. Термометрлік деректерді өңдеу және талдау көбінесе айқын жылыну тенденциясын көрсетеді, бірақ осы нақты орналасқан жерлердегі ағаштардың сақиналары олардың максималды кешіккен қабаттарының тығыздығында немесе кейбір жағдайларда енінде сәйкес келетін өзгерістерді көрсетпейді. Бұл барлық зерттеулерге қатысты емес. Егер осы мәселе орын алса, ағаш сақиналарынан алынған температуралық тенденция айқын жылынуды көрсетпейді. Осылайша, 1950 жылдан бері құралдық температурадан және осы ағаш сақиналарының прокси-мәліметтерінен есептелген температура графиктері бір-бірінен «алшақтайды», осыдан терминнің шығу тегі басталады. Бұл дивергенция термометрлер пайда болғанға дейін өткен шақта басқа, байқалмаған дивергенциялар болды ма деген сұрақ тудырады. Дивергенцияның адам қызметінің нәтижесінде туындап, соңғы жылдармен шектелгеніне қатысты дәлелдер бар, бірақ әсер еткен прокси-мәліметтерді пайдалану өткен температураны жоғары бағалауға және қазіргі жылыну тенденциясын төмендетуге әкелуі мүмкін. Ағаш сақиналарының деректерін және термометрлік деректерді талдау арасындағы бұл қарама-қайшылықты түсіндіру және оны келісуге болатын жолдарды табу бойынша зерттеулер жалғасуда. Дегенмен, оны өлшеу қиын. Басқа да қасиеттер (мысалы, изотоптық немесе химиялық іздерді талдау) қолданылған, ең әйгілісі – Л.М. Либбидің 1974 жылғы «Ағаш сақиналарындағы изотоптар қатынасының температураға тәуелділігі» атты жұмысы. Теориялық тұрғыдан алғанда, бір сақинадағы бірнеше өлшемдер шатастыратын факторларды (мысалы, жауын-шашын мен температураны) ажыратуға мүмкіндік береді. Алайда, көптеген зерттеулер әлі де шектеулі жағдайдағы сақиналардың еніне негізделген. Ағаш сақиналарындағы радиокөміртек концентрациясын өлшеу өткендегі күн дақтарының белсенділігін қайта құруда пайдалы болып табылды, қазіргі деректер 11 000 жылдан астам уақытты қамтиды.