1. Стратегия отбора проб
- Определение изучаемой территории
- Как правило, лесные массивы обширны (сотни или тысячи гектаров), поэтому выбирайте исследуемую территорию, которая будет отвечать поставленным перед нами целям, которые в данном случае заключаются в определении истории пожаров и их изменчивости во времени (рисунок 1). Ограничьте изучаемую территорию только теми областями, где есть деревья, пострадавшие от пожаров, которые будут единицей отбора проб. Разведка исследуемой территории часто может быть облегчена с помощью дронов и видеотехнологий, которые обеспечивают вид на более крупный ландшафт, экономя как время, так и деньги.
- В пределах изучаемой территории определите потенциальные участки отбора проб, которые идеально похожи по размеру, чтобы облегчить сравнение. Участки отбора проб могут варьироваться от больших площадей (>50 га) до небольших участков (5–50 га) или участков (<5 га) в зависимости от исследуемой территории, наличия деревьев, пострадавших от пожаров, и целей исследования. Количество сайтов, конечно, будет зависеть от вариативности, но в целом рекомендуется более одного сайта. Топография и тип леса на каждом участке должны быть репрезентативными для более крупной экосистемы, чтобы можно было экстраполировать результаты9.

Рисунок 1: Леса Pinus hartwegii. (А) Топографическая изменчивость участка с точки зрения склона, лесного покрова, орографических барьеров, топлива и т.д. (B) Более широкая ландшафтная перспектива местности и лесных условий, переменные, влияющие на поведение пожаров, и выбор участков для исследования. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.
- Стратегия выборки (выбор участка в пределах изучаемой территории)
- В пределах изучаемой территории выберите место отбора проб методом выборки: случайной, систематической или выборочной15. Это будет зависеть от целей исследования, наличия персонала и финансовых ресурсов.
- Как правило, для реконструкции истории пожаров используется выборочный отбор проб. То есть, в пределах изучаемой территории выберите участки, на которых, как известно, есть деревья, пострадавшие от пожаров.
- Используя эту стратегию выборки, выберите участки, где есть доказательства того, что пожары произошли и были зарегистрированы как пожарные шрамы. Участки с признаками недавних пожаров, такие как выгоревшие или недавно погибшие от пожара деревья, но не имеющие следов от предыдущих пожаров, не подходят для реконструкции режимов пожаров, но их часто путают с подходящими участками (рисунок 2A).
ПРИМЕЧАНИЕ: Если бы целью было измерить ущерб, наносимый пожаром восстановлению, его влияние на темпы роста или оценить восстановление этих лесов после пожара, то эти типы районов, несомненно, были бы идеальными. Однако, поскольку цель состоит в том, чтобы определить историю пожаров и их изменчивость с течением времени, для этого требуются участки, где деревья имеют признаки (шрамы) от предыдущих повреждений от пожаров, но начали заживать (рисунок 2B).
- Разведайте исследуемую территорию и найдите участок с многочисленными (>10) долгоживущими деревьями и следами от пожаров (рисунок 2C). Запишите местоположение (GPS-координаты) всех пострадавших от пожаров деревьев, используя координаты точек, чтобы обозначить границу исследуемого участка.
- Нанесите на карту пространственную поверхность участка в географической информационной системе или другом картографическом программном обеспечении, чтобы убедиться, что участки имеют одинаковый размер.
- В частности, на каждом участке найдите деревья с самым долгоживущим сроком службы, пострадавшие от пожаров, чтобы можно было восстановить историю пожаров на участке как можно дальше (одно или несколько столетий назад) и лучше понять изменчивость частоты пожаров за этот период времени.

Рисунок 2: Исследуемые участки с потенциалом и без него для реконструкции истории пожаров. (А) сосновый лес, который пострадал (выгорел) в результате недавнего пожара, но на деревьях нет следов рубцов; Такие участки не полезны для такого рода исследований, потому что на них отсутствуют деревья, пострадавшие от пожаров. (Б) Сосновый лес со следами прошлых пожаров, деревья имеют видимый обугленный участок у основания ствола в форме треугольника, известный как «кошачья морда», образующийся по мере заживления дерева после повторных пожаров. Считается, что такие объекты имеют потенциал для реконструкции истории пожаров. (C) Крупный план основания дерева, покрытого пожарами, на котором, по-видимому, было зарегистрировано множество пожаров. Каждый из различных слоев представляет собой огненный шрам. При этом видны 11 шрамов от огня. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.
- Общие соображения по выборке (выборка образцов дерева на участках)
ПРИМЕЧАНИЕ: Сбор деревьев, пострадавших от пожаров, является одним из самых важных этапов в этом типе исследования.
- После того, как изучаемая территория и границы участка будут определены, начните разведку выбранного участка с известной точки, продвигайтесь постепенно, пока не охватите весь участок. Цель разведки состоит в том, чтобы провести как можно более полную инвентаризацию всех деревьев, пострадавших от пожара, отметив их состояние (живое дерево, коряга или бревно), количество шрамов от огня, местоположение и доступность (сложность извлечения образца от пожара из дерева). (Рисунок 3А,В).
- Основываясь на этой информации, определите, какие деревья лучше всего внесут свой вклад в реконструкцию самой длинной и полной истории пожаров на этом участке. Соберите не менее 10 деревьев, пострадавших от пожаров, с каждого участка, отдавая наивысший приоритет деревьям с наибольшим количеством и наиболее хорошо сохранившимися огненными шрамами9 (Рисунок 3B,D). Обратите внимание, что не все деревья, пострадавшие от пожаров, на участке нуждаются в отборе проб. В большинстве случаев количество регистрируемых пожаров увеличивается с увеличением размера выборки (количества деревьев); Однако это соотношение обычно асимптотируется за 10–15 деревьев16.
- Чтобы получить максимально возможную глубину образца с течением времени, приложите усилия для сбора поврежденных огнем бревен и коряг, которые с большей вероятностью содержат самые старые следы от пожаров, а также живых деревьев, которые будут иметь шрамы от более поздних пожаров.
- Избегайте сбора незакрепленных или сильно поврежденных образцов от пожаров, которые при разрезании могут быть потеряны и практически невозможно собрать их повторно.
- Когда выбранные деревья имеют одинаковое количество рубцов и прочность, рассмотрите возможность отбора проб пород с наиболее четкими годичными кольцами, что облегчит датировку рубцов9.
- Перед сбором любой пробы разработайте полевой лист данных, который позволит собрать наиболее актуальную информацию по каждой пробе и участку, включая следующую информацию17.
- Используйте полевые листы данных, которые содержат общую информацию, такую как: название и код исследуемой территории (предпочтительно три буквы, например, Cuenca Río Nazas, CRN), номер участка, номер образца, состояние образца (сплошной, разбитый, гнилой), дата сбора и коллектор.
- Определите описание микроучастка (сухой, влажный, промежуточный), уклон и экспозицию.
- Определите атрибуты дерева: порода, диаметр, высота, состояние (живой, коряга, бревно, пень).
- Определите географическое положение: координаты (UTM и в градусах), высота.
- Определите описание образца: высота и сторона образца на стволе, количество взятых образцов, количество штук/образец, количество видимых шрамов/образец, обнажение шрамов.
- Сделайте фотографии и/или чертеж образца в полевых условиях: Эта информация задокументирует форму образца от пожара и количество секций на случай, если части образца будут смещены и их потребуется собрать позже. Это окажет помощь в его восстановлении (склеиваем и подготавливаемом) в лабораторных условиях. Рисование в таблице часто бывает полезным, поскольку оно позволяет создавать аннотации.
- Забор проб (сбор пострадавших от пожаров деревьев)
- После определения того, какие деревья будут отобраны, но прежде чем начать извлечение образца от пожара, осмотрите территорию вокруг дерева. Этот осмотр может выявить ветки, рыхлые камни или другие проблемы безопасности, которые, возможно, потребуется решить до зажигания бензопилы, чтобы обеспечить безопасную рабочую среду.
- Чтобы извлечь противопожарные шрамы из пней или бревен, возьмите полное сечение (рис. 3C). Однако для извлечения образцов из стоячих коряг и живых деревьев может потребоваться вырезание частичных сечений (рис. 3A,D). По возможности делайте акцент на отборе проб из мертвых деревьев, чтобы свести к минимуму повреждение живых деревьев18. Основным инструментом для отбора проб является бензопила с планкой не менее 20 дюймов (например: от 18 до 24 дюймов), чтобы можно было извлекать образцы как с маленьких, так и с больших деревьев. Также рекомендуется иметь при отборе проб дополнительные детали оборудования, чтобы не задерживать отбор проб в полевых условиях в случае механической поломки.
- При выборе стороны и высоты образца пожарного шрама, который необходимо извлечь, учитывайте сторону и/или высоту с наибольшим количеством и наиболее хорошо сохранившимися видимыми огненными шрамами. Зачастую, количество шрамов от пожара больше ближе к поверхности земли12 (рис. 3А,В). Огненные шрамы часто могут достигать нескольких метров в высоту, а рубцы, которые наблюдаются в верхней части, могут не возникать у основания туловища (рисунок 3B). В таких случаях необходимо будет собрать несколько образцов с одного дерева, включая образцы как с базы, так и выше, чтобы получить как можно более полную запись истории пожаров с этого дерева. Тем не менее, сбор огненных шрамов у основания часто бывает более сложным и опасным, особенно при резке поперечного сечения с помощью тяжелой бензопилы. Кроме того, при срезе ниже на дереве может потребоваться встать на колени, что может затруднить быструю эвакуацию с участка в случае необходимости.
- Прежде чем начать рубку дерева, обязательно примите все необходимые меры предосторожности, включая надлежащие защитные средства, такие как перчатки, шлем, средства защиты органов слуха, штаны и подходящую обувь.
- После того, как дерево, пострадавшее от пожара, выбрано, а также высота и сторона, с которой будет извлечен образец, попросите еще одного человека поблизости внимательно следить за деревом, готовый предупредить лесоруба в случае, если дерево начнет падать. Убедитесь, что у этого дополнительного человека и пильщика есть невербальный/невизуальный способ общения, например, похлопывание по плечу, в случае такой чрезвычайной ситуации. Кроме того, убедитесь, что у обоих людей есть заранее определенная стратегия эвакуации и зона безопасности, прежде чем начинать любую рубку.
- После выбора дерева и стороны с наилучшими показателями и необходимыми мерами предосторожности, извлеките образец пожарного шрама из живого или мертвого дерева, стоящего.
- Сначала вырезаем из деревачастичное сечение 9,19. Для этого сделайте горизонтальный разрез по поперечному сечению с одной стороны покрытого пожаром ствола (Catface), который простирается от коры до центра дерева и пересекает все шрамы, которые необходимо удалить (Рисунок 3D).
- После выполнения первого горизонтального разреза сделайте второй горизонтальный параллельный разрез на 2-3 см выше или ниже первого разреза (Рисунок 3D). Чем тоньше срез, тем меньше вреда он нанесет дереву; Однако толщина будет зависеть от того, насколько прочным будет дерево. Если дерево сильно испорчено, образец должен быть толще (>3 см) для обеспечения большей устойчивости.
- После того, как вы сделаете два горизонтальных разреза поперек ствола, сделайте два глубоких разреза, один сзади, а другой спереди дерева по направлению к центру дерева, чтобы удалить поперечное сечение дерева. Сделайте погружной пропил с помощью кончика пильного диска, чтобы войти в дерево в точке, где заканчиваются два параллельных горизонтальных разреза. Погружные пропилы должны резать любую древесину, которая удерживает поперечное сечение к дереву, тем самым позволяя извлечь поперечное сечение (Рисунок 3E, F).
ПРИМЕЧАНИЕ: Начните погружной пропил, расположив шину бензопилы под углом 45° от ствола дерева (Рисунок 3E) в конце двух параллельных горизонтальных пропилов. Начинайте рез с самого верхнего кончика бруса, медленно врезаясь в дерево движением вверх, чтобы пила не откидывалась назад. После того, как срез начат и лезвие проникнет в дерево, стержень можно перевести в горизонтальное положение (Рисунок 3F), чтобы глубже проникнуть в дерево. Начало под углом 45 градусов обеспечивает более безопасное начало резки. Если начать рез с горизонтального положения по отношению к стволу, лезвие бензопилы будет отскакивать от дерева с большой силой и может привести к травме.
- Извлеките образец (рисунок 3G).
- Пометьте образец с помощью кода сайта, номера дерева и номера образца (например, первый образец из CRN сайта будет помечен как CRN-01-a. Номер дерева (1, 2, 3, ...) и номер образца, последний обозначается буквами, a, b, c и т.д.) (Рисунок 3H).
- Сфотографируйте образец в полевых условиях; Это позволяет зафиксировать физическое состояние образца на момент извлечения, включая форму, количество кусочков (если он раскололся на несколько частей), состояние образца, этикетку образца в случае его стирания и т. д. Если при извлечении образец распадается на несколько частей, восстановите образец как можно лучше, включая все части, и отметьте каждую часть маркером.
- Чтобы облегчить реконструкцию образца, отметьте места соединения частей, проведя перпендикулярные линии через соседние части. Каждый из этих элементов должен быть индивидуально помечен идентификатором сайта и дерева, а также уникальным номером для каждого отдельного элемента. Поэтому, если кусочки из образца смешаны, эта информация дополнит фотографию и облегчит определение того, как расположен каждый кусок в образце17. Чертеж в поле в момент добычи также может облегчить эту реконструкцию. Преимущество чертежа заключается в том, что он позволяет аннотировать и, таким образом, маркировать отдельные детали на чертеже.
- Наконец, используйте изоленту или полиэтиленовую пленку, чтобы закрепить образец от пожара и все отдельные части как можно ближе к первоначальному расположению. Это особенно важно для образца от пожара с определенной степенью износа или гниения. Плотная упаковка образца также защитит образец во время его транспортировки в лабораторию17 (фиг.3I).
- Хотя в большинстве исследований по реконструкции пожаров используются частичные или полные сечения, важно отметить, что другой альтернативой, хотя и не широко используемой, является использование приращенных ядер. Данный тип отбора проб возможен только для живых или твердых мертвых деревьев и с учетом соображений извлечения, указанных на рисунке 4.

Рисунок 3: Процесс отбора проб пожарных рубцов. (А) Выбирается дерево с огненными шрамами и (Б) крупный план кошачьей морды (участки с открытыми огненными шрамами у основания дерева) показывает многочисленные огненные шрамы и может быть примером дерева, которое может быть выбрано для отбора образцов. (C) Извлечение из бревна образца, пострадавшего от пожара. В случае бревен извлечение частичного или полного сечения проще, потому что распил может быть выполнен вертикально. В случае с живыми деревьями и корягами процесс более сложный и включает в себя следующие этапы: (D) чтобы извлечь огненные шрамы с живых деревьев, первым шагом является выбор лица с наиболее четкими записями и сделать два горизонтальных разреза у основания ствола дерева. (Э,Ж) Чтобы извлечь образец, выполните погружной пропил, при котором кончик бензопилы проталкивается вертикально вдоль заднего конца двух горизонтальных надрезов, от коры к центру дерева, чтобы отломить образец, (G) образец затем извлекается и (H) маркируется (площадь исследования, номер участка и дерева, номер образца, координаты), и, наконец, (I) образец упаковывается в пластик, чтобы избежать повреждений во время транспортировки в лабораторию. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.

Рисунок 4: Отбор проб деревьев, пострадавших от пожаров, путем извлечения растительных кернов (приращенных кернов) с помощью бура Пресслера. Для успешного выполнения этого метода отбора проб важно учитывать угол извлечения по отношению к рубцу. 1) образец ядра, который пересекает огненный шрам, будет неполным, потому что все кольца после шрама будут отсутствовать, 2) во втором керне первые кольца после шрама также могут отсутствовать, но 3) в идеале третье ядро должно иметь все растительные кольца и позволит идентифицировать и датировать огненный шрам с точностью до года, и 4) четвертый керн удален от огненного шрама, Таким образом, при этом будут получены все годичные кольца, но это не послужит для идентификации и датировки возгорания. Тем не менее, последний может служить эталонной хронологией для дерева. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.
2. Пробоподготовка в лаборатории
- Как только образцы от пожара прибудут в лабораторию, осторожно распакуйте их, отделив цельные сечения от тех, которые состоят из нескольких частей.
- Восстановите образцы с несколькими частями. Эта процедура заключается в определении всех частей, которые являются частью образца, и склеивании различных частей вместе (с использованием белого клея для дерева). При необходимости используйте фотографии, сделанные в полевых условиях, чтобы определить расположение каждой отдельной части.
- В образцах, состояние которых сильно испорчено из-за гниения, применения клея может быть недостаточно для создания необходимой прочности, которая потребуется в процессах шлифовки/полировки и датирования. Чтобы обеспечить необходимую стабильность, смонтируйте эти образцы. То есть, собрав все части этих образцов, смонтируйте все отдельные части образца на деревянную поверхность (например, фанеру), приклейте все образцы кусков с помощью механического степлера в процессе склеивания, если это необходимо17.
- После завершения процесса подготовки просушите образцы на открытом воздухе в тени в течение 3–5 дней. Не сушите образцы непосредственно на солнце, так как внезапная потеря влаги может привести к расколу и поломке образца.
- После высыхания образцов вырежьте более толстые образцы (>3 см) до толщины от 2 до 3 см, чтобы облегчить работу с микроскопом и измерительной системой.
- Отшлифуйте/отполируйте все образцы с использованием наждачной бумаги разной зернистости, зернистостью от 40 до 1 200. Начните с наименьшего количества (самого крупного) зерна, чтобы удалить самые грубые срезанные части, и продолжайте шлифование с постепенно большим количеством зернистости (более мелкой) до тех пор, пока не будет достигнута однородная поверхность и структуры ячеек дерева не станут четко видны под микроскопом. Это позволит определить положение рубца от пожара в пределах годового кольца (Рисунок 5).

Иллюстрация 5: Поврежденный огнем образец Pinus hartwegii после подготовки или шлифовки. Первоначальное количество годичных колец, отмеченное синими точками, указывает на возраст образца (121 год). Датированные годовые кольца показаны черным цветом (1891–2011). Прямое датирование возможно в образцах, собранных с живых деревьев, где известен год крайнего кольца (в данном случае 2011), кольца четкие, и нет проблем роста (отсутствующих и ложных колец) или такие проблемы можно легко различить. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.
3. Датировка по годичным кольцам
- Подсчитайте годичные кольца на каждом образце, чтобы определить возраст, начиная от центра к коре. Отметьте каждые 10-летний период одной точкой, 50 лет — двумя точками, а три точки — каждые 100 лет20.
- Определите точный год образования каждого из годовых колец, сравнив закономерности роста20.
- В образцах от молодых живых деревьев дата внешнего кольца (примыкающего к коре) известна, потому что это год, в котором был собран образец. В этом случае датируйте непосредственно образец, подсчитывая кольца от внешней стороны (коры) по направлению к центру образца. Например, если образец был собран в последние месяцы 2011 года, то рост в этом году уже будет почти полностью завершен, следовательно, датой этого последнего внешнего кольца будет 2011 год. Начните обратный отсчет от этого кольца и отметьте дату последующих звонков вплоть до самого внутреннего кольца (Рисунок 5). Как упоминалось ранее, отмечайте начало каждого десятилетия одной точкой, двумя точками для пятидесятого года и тремя точками для каждого столетия.
- Для самых долгоживущих живых деревьев разработайте график роста или скелетные графики для каждого образца и сравните закономерности роста между деревьями. Более подробно о том, как создать скелетный график, см. Стоукс и Смайли20. Синхронность (тонких и широких колец) между разными деревьями является признаком отсутствия проблем с ростом (ложных или отсутствующих колец). Поэтому можно присвоить кольцам даты (календарные годы) так же, как это было сделано с живыми деревьями.
- Некоторые образцы шрамов от пожаров могут не демонстрировать синхронных моделей роста с другими деревьями, это связано с подавлением роста (очень маленькими кольцами), которые могут привести к отсутствующим кольцам (т.е. календарным годам, когда дерево не добавляло древесину в эту часть дерева) в определенные годы и которые не учитывались при подсчете. И наоборот, возможны «ложные кольца». Ложное кольцо — это кольцо дерева, которое выглядит как два кольца, но на самом деле связано с одним календарным годом. Это происходит, когда дерево испытывает стресс из-за сезонной засухи и начинает откладывать позднюю древесину, готовясь к прекращению роста, только для того, чтобы возобновить регулярный рост после получения достаточного количества влаги. Определите, какая из этих двух проблем препятствует отсутствию синхронизации, сравнив каждое отдельное кольцо между несинхронизированной выборкой и выборкой, в которой не было зарегистрировано проблем роста.
- После выявления проблемы скорректируйте количество годичных колец деревьев в несинхронизированной выборке и график ее роста. Повторите эту процедуру для всех несинхронизированных образцов.
- Чтобы датировать все живые деревья, разработайте усредненный график, обычно называемый «основной хронологией», который является средним значением всех отдельных скелетных графиков и указывает на характер роста участка. Более подробно о том, как создать хронологию Мастера, см. Стоукс и Смайли20.
- После того, как живые деревья с известным внешним кольцом будут датированы, начните датировать мертвые деревья, крайнее кольцо которых неизвестно. Для этого начните с создания скелетного графика для каждого образца мертвого дерева, сравните скелетный график от каждого мертвого дерева с основной хронологией, полученной из живых деревьев (перекрестно датированной)20. Ключом к сопоставлению закономерностей роста годичных колец между мертвыми деревьями и основной хронологией является сопоставление закономерностей лет с подавленным ростом (малые годичные кольца). По определению, малые годичные кольца деревьев возникают из-за климатических условий, приводящих к недостатку влаги. Поскольку засухи переживаются и регистрируются всеми деревьями, эта общая структура будет отражена в моделях годичных колец всех деревьев на изучаемой территории.
- Когда характер роста мертвого дерева идеально совпадает с основным графиком хронологии, определите календарный год, когда дерево умерло. То есть самое внешнее кольцо образца будет соответствовать годам, когда дерево погибло, но только в том случае, если кора еще присутствует. Без коры невозможно узнать год, когда погибло дерево, хотя датировать остальные годичные кольца в образце все еще возможно.
- В случаях, когда мертвые деревья не полностью синхронизированы с основной хронологией, определите проблему (определите отсутствующие и/или ложные кольца) и внесите соответствующие корректировки, следуя той же процедуре, что и для живых деревьев.
- После того, как каждый образец пожарного рубца был предварительно датирован (предварительно датирован), измерьте ширину каждого отдельного кольца дерева вдоль перпендикулярной линии по поперечному сечению с помощью измерительной системы (например, Velmex с точностью 0,001 мм)21. Те, у кого нет Velmex, могут воспользоваться сканером с высоким разрешением. То есть, измерения годичных колец деревьев и датирование также могут быть выполнены с использованием отсканированных изображений сечений и программного обеспечения, такого как CDendro/CooRecorder. Измерения ширины годичных колец деревьев будут использоваться для статистической проверки качества датирования с помощью программы COFECHA22. Это рекомендуется для проверки качества знакомства.
- Если в исследуемом регионе существует предыдущая хронология, основанная на годовых годичных кольцах деревьев, которая была статистически проверена, то используйте эту хронологию или основной ряд для поддержки датировки образцов пожарных рубцов.
4. Свидания с огненным шрамом
- После того, как датировка годичных колец деревьев будет завершена в каждом образце, определите все шрамы от пожара в выборке и определите год, в котором произошел пожар (рисунок 6A).

Рисунок 6: Положение пожарных рубцов и сезонность в пределах годичных колец деревьев и соответствующего календарного года. Панель А представляет собой пример покрытого пожаром поперечного сечения с отдельными пожарными шрамами, обозначенными красной стрелкой, которым предшествует год, в котором каждый пожар произошел между 1902 и 2003 годами. На панелях B, C и D показаны увеличенные примеры пожарных рубцов в спящем (D), раннераннем (EE) и среднераннем (ME) периодах годичного кольца деревьев соответственно. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.
5. Определение сезонности пожарных рубцов
- Используйте положение шрама от пожара в пределах годичной годичной годичной кольца дерева, чтобы определить сезон, в который произошел пожар. В общем, отнесите расположение каждого шрама от пожара к одной из следующих категорий (рисунок 6B) в пределах годичного кольца дерева: EE (ранняя часть ранней древесины), ME (средняя часть ранней древесины), LM (конечная часть ранней древесины), L (поздняя древесина) и D (спячка или граница кольца)23,18.
- Отнесите следы от пожаров, возникшие в период покоя (между границами колец), к началу ранней древесины следующего года (весенние пожары), если только другие образцы не имеют шрамов от пожаров на участке годичных колец 24,25,26 поздней древесины. Категории сезонности также можно сгруппировать по весеннему (D + EE) и летнему сезонам (ME + LE + L)11.
ПРИМЕЧАНИЕ: Группировка этих категорий может варьироваться в зависимости от географического региона и типа леса.
6. Анализ данных
- Чтобы проанализировать данные о пожарах, сначала создайте базу данных истории пожаров с помощью электронной таблицы, где каждый образец представляет собой строку, а каждый столбец — переменную, связанную с этим образцом. Рассмотрите возможность включения следующих полей для каждого примера.
- Включите научное название дерева: род и вид.
- Укажите номер образца: Номер, присвоенный образцу во время сбора на местах, например, CRN01a (Cuenca Río Nazas, tree 01, sample a).
- Укажите год: Этот раздел включает в себя две даты: год внутреннего (или центрального) кольца и самого внешнего (ближайшего к коре) кольца. Важно указать, когда первое кольцо соответствует сердцевине и прилегает ли самое внешнее кольцо к коре, что указывает на дату, когда образец погиб или прекратила запись. Эта информация требуется большинству программ, используемых для анализа истории пожаров.
- Укажите дату самого внутреннего кольца.
- Укажите крайнюю внешнюю дату кольца.
- Включите в него суть (Да или Нет).
- Список всех пожарных рубцов и сезонов. Например: 1902EE указывает на то, что пожар был зарегистрирован в начале раннего периода в 1902 году (рисунок 6C).
- Загрузите файл истории пожаров в систему анализа и разведки истории пожаров (FHAES) версии 2.0.0-SNAPSHOT27. Если программы нет, скачайте ее по этой ссылке: https://www.frames.gov/partner-sites/fhaes/fhaes-home/.
- Откройте программу. Будет три варианта: Создать новый файл FHX, Загрузить существующие файлы FHX и Запустить анализ наложенной эпохи.
- Выберите первый вариант: Создать новый файл FHX. Откроется новое окно под названием «Регистратор истории пожаров », в котором будут представлены следующие опции: «Данные», «Метаданные», «Сводка» и «Графики».
- Выберите Данные, чтобы выбрать загруженные в данный момент выборки, и нажмите на зеленый крестик, чтобы добавить новую выборку в этот набор данных.
- Откроется новое окно с запросом: Название образца, Первый год (соответствует ли внутреннее кольцо сердцевине или нет?), Прошлый год (соответствует ли год коре или нет?). После того, как эта общая информация будет предоставлена, нажмите OK , чтобы продолжить.
- Окно с общей информацией, которое было добавлено, теперь активировано и включает в себя три поля: Тип события, Сезон события и Год события. Начните добавлять конкретную информацию, включая каждое событие пожара, в первый образец. Нажмите кнопку Добавить событие , чтобы добавить информацию для каждого из трех полей.
- Информация, необходимая для каждого из полей: в поле Тип события выберите Огненный шрам, в поле Сезон события выберите положение пожарного шрама в пределах кольца дерева, а в поле Год события укажите календарный год, в котором произошел пожар. Начните с самой старой до самой последней записи.
- В поле Добавить событие добавьте следующее событие пожара, пока не будет добавлен последний пожар в этом образце.
- После завершения работы над образцом сохраните файл в соответствии с названием сайта и расширением FHX (например: CRN. FHX), желательно в той же папке, что и программа FHAES, когда предоставляется возможность сохранения. После этого вы получите уведомление о том, что файл был успешно сохранен, если с файлом не возникла проблема, и в этом случае сообщение не появится. В этом случае проблему необходимо будет устранить, прежде чем продолжить.
- Чтобы добавить информацию для нового образца, нажмите кнопку «Добавить новый образец в этот набор данных » и укажите информацию для нового образца.
- Нажмите « ОК», чтобы продолжить.
- Это активирует новое окно для добавления информации о каждом возгорании в образце. Выполните ту же процедуру, чтобы добавить все образцы огненных шрамов в файл. Сохраняйте информацию каждый раз при добавлении нового образца и проверяйте, что он был сохранен правильно, отмечая сообщение о том, что файл FHX был успешно сохранен.
- Если не удается добавить всю информацию в рамках одного сеанса, продолжайте работу с базой данных позже. Для этого откройте программу FHAES и нажмите « Загрузить существующие файлы FHX». Выберите файл, с которым хотите продолжить работу. Нажмите кнопку Открыть, и должно открыться новое окно с данными для примера. Выберите пункт Edit File , расположенный в меню выше, после чего должно открыться новое окно Fire History Recorder-CRN.FHX с файлом; Отсюда продолжайте вводить информацию, которая все еще необходима.
- Чтобы завершить работу над файлом, добавьте информацию, которая может быть важна как часть метаданных. Эта информация может включать сводку и графики, которые были сгенерированы с помощью этого файла. Еще одним вариантом для анализа истории пожаров и построения графики является новое программное обеспечение «горелка в R»28.
- Построение графика истории пожаров. Откройте программу FHAES и откройте файл, созданный с использованием описанной выше базы данных (CRN. FHX). Выберите опцию «Диаграмма » и историю пожара можно будет увидеть графически.
- Создавайте описательную статистику по истории пожаров на основе года и сезона, в которые произошли пожары. Аналогично процессам, используемым для создания графиков, откройте файл в FHAES и выберите «Анализ» > «Выполнить анализ» > «Применить». В правой части экрана программы откроется новое окно (результат анализа FHAES), отображающее как сводку анализа интервалов, так и сводку сезонности. Наиболее важными описательными статистическими данными являются: средний интервал пожара (MFI), минимальный и максимальный интервалы, средний интервал пожара на выборку и медианный интервал вероятности Вейбулла (WMPI) или повторение пожара. Последний представляет собой меру центрального распределения, используемую для моделирования асимметричного распределения интервалов пожаров и для выражения интервалов повторения в вероятностных терминах29,30.
- Для каждой статистики рассмотрим три фильтра: 1) все шрамы, 2) 10% фильтр, который представляет собой годы пожара, зарегистрированные как шрамы 10% или более образцов, и 25% фильтр, который представляет собой годы пожара, зарегистрированные как шрамы 25% или более образцов. Последний фильтр позволяет определить интервалы наиболее обширных пожаров30.
- Что касается сезонности пожара, отображаются различные параметры, наиболее важным из которых является количество и процент шрамов, зарегистрированных для каждой категории внутри кольца. Аналогичным образом, приводится информация о количестве и проценте пожаров, зарегистрированных в весенний и летнийпериоды11.
7. Анализ климатических пожаров
- Откройте программу FHAES и выберите Run Superposed Epoch Analysis (SEA).
- Для этого анализа используйте два файла: 1) Файл непрерывных временных рядов и 2) Файл списка событий. Первый файл относится к климатическим данным, упорядоченным в столбце (например: Осадки, Температура, PDSI, ENSO и т. д.), а второй файл перечисляет восстановленные пожары, упорядоченные в столбце, оба файла должны быть в текстовом формате (.txt).
- Загрузите каждый из этих файлов в соответствующие форматы.
- При выполнении анализа СЭО можно изменить количество лет до и после годов пожара в окне Моделирование и статистика. Тем не менее, настоятельно рекомендуется сохранить параметры по умолчанию.
- Внизу нажмите кнопку Выполнить , чтобы выполнить анализ.
- Это генерирует сводную информацию; оттуда нажмите « Диаграмма », чтобы создать результаты, которые автоматически отображаются в виде гистограмм.
- Интерпретируйте эти графики: по оси X «0» обозначает год пожара, отрицательные и положительные значения указывают на годы до пожаров и после пожара. Доверительные интервалы на 95, 99 и 99,9% показаны в виде линий выше и ниже средней оси, выражая значимость анализа.
- Сохраните выходные данные в формате PNG или PDF.
- На основе этого анализа можно оценить влияние изменчивости климата на возникновение пожаров с течением времени, включая климатические условия в годы до, во время и после пожаров, включенных в анализ. Для получения дополнительной поддержки в выполнении и интерпретации результатов FHAES обратитесь к руководству пользователя31.