3946

21

Относительные индексы радиального прироста являются одним из наиболее удобных способов отражения изменчивости ширины годичных колец в зависимости от климатических факторов.

Для упрощения трудоемкого процесса расчета относительных индексов радиального прироста, Матвеевым С.М. (1994) разработана программа "DENDRO" для персонального компьютера типа IBM. Программа "DENDRO" позволяет обработать по методу относительных индексов данные измерений ширины годичного кольца (ширины поздней древесины) одного (среднего) дерева с количеством замеров до 150. В программе предусмотрены два варианта сглаживания: с 11летним и 21-летним периодом скользящего осреднения. Программа записана на магнитном диске, хранящемся на кафедре лесоводства ВГЛТА. Порядок работы с программой опубликован в "Методических указаниях по применению персонального компьютера ДВК-3 в обработке данных лесоводственных исследований" (Горобец, Матвеев, 1994).

Можно использовать для расчета относительных индексов редактор электронных таблиц MS Excel, а также ряд специализированных программ (ARSTAN, TSAP, TREND и др.).

Студентам предлагается, по данным средних значений прироста (ширины годичного кольца и, отдельно, ширины поздней древесины, если она измерялась), вычислить норму прироста методом скользящего сглаживания (период скользящего осреднения задает преподаватель) и рассчитать относительные индексы радиального прироста изучаемого древостоя. Данные расчетов занести в таблицы по форме приложения 4.

ТЕМА 6 (2 часа)

Выявление влияния климатических (осадки) и гелиофизических (солнечная активность) факторов на радиальный прирост деревьев

Цель работы: На основе сравнительного визуального анализа графиков относительных индексов прироста, осадков и чисел Вольфа выявить влияние климата и солнечной активности на прирост деревьев.

Приборы и материалы: миллиметровая бумага, карандаши, линейки, микрокалькуляторы.

На миллиметровой бумаге следует построить графики: осадков (годовых или теплого периода – по усмотрению преподавателя), относительных индексов радиального прироста (общей ширины годичного кольца или поздней древесины – по усмотрению преподавателя) и солнечной активности, выраженной в числах Вольфа. Все три графика строятся на одном листе миллиметровки, друг под другом, с одинако-

22

вым масштабом по оси абсцисс (годы), так, как это показано в приложении 8. Наложение всех трех кривых на одном графике возможно, но требует дополнительной обработки данных (рис. 3 прилож. 12).

Данные для построения графика № 1, о количестве осадков за год берутся в приложении 9, за теплый период – в приложении 10. В приложениях 9, 10 приведены данные о количестве осадков с 1862 г. по 2002 г. по метеостанции "Воронеж". За годы с отсутствующим или неполным рядом наблюдений (1892, 1893, 1896, 1897, 1898, 1942, 1943 гг.) метеоданные восстановлены Матвеевым С.М. на основе данных других метеостанций области и данных дендроклиматического анализа сосны обыкновенной Усманского бора (Левобережное лесничество Учебно-опытного лесхоза ВГЛТА).

Данные для построения графика № 2 (относительные индексы радиального прироста) берутся из таблиц, рассчитанных на предыдущем занятии.

Данные для построения графика № 3 (солнечная активность) берутся из приложения 11. В приложении 11 приведены ежегодные данные о солнечной активности (округленные данные), выраженной в числах Вольфа с 1860 г. по 2005 г. (данные обсерватории г. Цюриха).

Солнечной активностью принято называть совокупность физических явлений, происходящих на Солнце. На Солнце существует много процессов, характеризующих его активность. Наиболее явным признаком солнечной активности являются солнечные пятна (крупномасштабные темные образования на поверхности Солнца сравнительно низкой температуры, обладающие колоссальными магнитными полями).

Пятна на Солнце появляются и исчезают в определенном ритме. Наблюдения за изменением числа пятен (в начале эпизодические, затем регулярные) ведутся в течение нескольких веков. В среднем период цикла пятен оказался приблизительно равен 11 годам (от минимума до следующего минимума) с колебаниями от 7 до 17 лет. В фазе минимума происходит смена полярности групп пятен, т.е. 11 лет – количественный период, а полный магнитный период – 22 года. Цюрихский астроном Рудольф Вольф для выражения солнечной активности ввел комбинированный индекс солнечных пятен, получивший название чисел Вольфа (W):

W = K (10g + F) , где

g – число наблюдений групп и отдельных пятен в определенный момент времени;

F - полное число пятен подсчитанных в этих группах и отдельно; K – коэффициент, зависящий от наблюдателя и инструмента на-

блюдения.

Р. Вольф построил временной ряд чисел с 1700 г. по 1847 г., который непрерывно пополняется по настоящее время. Солнечным циклам дана нумерация. Первым считается цикл от минимума 1755 г. до

23

минимума 1766 г. В 1996 г. наблюдался минимум солнечной активности, закончивший 22-й, отрицательный по магнитным характеристикам цикл (для северного полушария Солнца), и с 1996 г. начался 23-й цикл, имеющий положительную полярность. Максимум цикла наблюдался в 2000 г. 23-й цикл заканчивается в настоящее время.

Годы, в которые числа Вольфа имеют максимальную или минимальную величину, называют соответственно, эпохами максимума или минимума 11-летнего цикла солнечной активности. Интервал времени от эпохи минимума до эпохи максимума получил название ветви роста, а от эпохи максимума до эпохи следующего минимума – ветви спада 11-летнего цикла (Витинский, 1969).

Физический механизм воздействия солнечной активности на климат Земли и другие природные процессы достаточно сложен и до сих пор не до конца раскрыт. Чаще всего воздействие солнечной активности на процессы, происходящие в тропосфере Земли и на ее поверхности, является опосредованным: через изменение интегральной и спектральной характеристик солнечной постоянной, ионизацию верхней атмосферы, изменение и усиление общей циркуляции атмосферы и т.д.

Студентам предлагается на основе построенных графиков, провести сравнительный визуальный анализ относительных индексов прироста, осадков и солнечной активности следующим образом:

•провести визуальный анализ относительных индексов прироста по схеме изложенной в теме 4;

•определить и сравнить количество осадков в годы экстремальных значений прироста;

•сравнить даты экстремумов прироста с фазами солнечной активности;

•проанализировать амплитуду и частоту колебаний прироста и количества осадков на фоне солнечной активности;

•выявить и сравнить доминирующие циклы в динамике прироста, осадков и солнечной активности;

•сделать заключение о связи динамики радиального прироста деревьев с изменением количества осадков и фазами солнечной активности.

Индивидуальное задание следует оформить с учетом требований, изложенных в разделе "Оформление индивидуального задания" данных методических указаний.

Оформление индивидуального задания.

Индивидуальное задание по дендрохронологическому анализу выполняется в виде отчета по каждой теме лабораторных занятий. Задание представляется в сброшюрованном виде на стандартных листах формата А4. Графический материал выполняется на милли-

24

метровой бумаге. На титульном листе задания стандартным шрифтом делается надпись следующего содержания:

Воронежская государственная лесотехническая академия Кафедра лесоводства

ИНДИВИДУАЛЬНОЕ ЗАДАНИЕ ПО ДЕНДРОХРОНОЛОГИЧЕСКОМУ АНАЛИЗУ

Выполнил: ст-т (группа, Ф.И.О.) Проверил: (должность, Ф.И.О.)

Воронеж 2006

На первой странице задания приводится содержание включенных в него материалов с указанием страниц. Задание должно включать следующие материалы:

1.ТЕМА 1: Описания двух участков (дуб, сосна), подобранных для дендрохронологического анализа с указанием целей исследования, выбранных методов исследования.

2.ТЕМА 2: Таблица данных измерений общей ширины годичного кольца (ш.г.к.) в мм (i).

3.ТЕМА 3: График ш.г.к.

4.Таблица средних значений ш.г.к. (isr).

5.ТЕМА 4: Визуальный анализ графика ш.г.к.

6.ТЕМА 5: Таблица сглаженных значений ш.г.к. с указанием метода и периода сглаживания (is).

7.Таблица относительных индексов годичного прироста в % (I) с указанием метода их расчета.

8.ТЕМА 6: Совмещенные на одном листе графики: относительных индексов прироста, осадков, солнечной активности (3 графика).

9.Визуальный анализ графика относительных индексов.

10.Сравнительный визуальный анализ графиков относительных индексов прироста, осадков и солнечной активности.

11.ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

25

Если отдельно измерялась поздняя древесина, добавляются следующие материалы:

12.Таблица данных измерений ширины поздней древесины (ш.п.д.) в мм (i1).

13.График ш.п.д. Визуальный анализ графика ш.п.д.

14.Таблица средних значений ш.п.д. (i1sr).

15.Таблица сглаженных значений ш.п.д. (is).

16.Таблица относительных индексов поздней древесины (I1).

26

Приложение 1

Таблица 1 - Распределение семенных древостоев по классам бонитета на основании возраста и высоты (по М.М. Орлову)

Таблица 2 - Распределение порослевых древостоев по классам бонитета на основании возраста и высоты (по М.М. Орлову)

27

Окончание приложения 1

Окончание таблицы 2

Приложение 2

Таблица - Ход роста сосновых древостоев (по А.В. Тюрину)

28

Окончание приложения 2

Окончание таблицы

Приложение 3

Таблица - Ход роста порослевых дубовых древостоев (по И.М. Науменко))

29