Twentieth-century warming and the dendroclimatology of declining yellow-cedar forests in southeastern Alaska

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Abstract

Decline of yellow-cedar (Chamaecyparis nootkatensis ((D. Don) Spach) has occurred on 200 000 ha of temperate rainforests across southeastern Alaska. Because declining forests appeared soon after the Little Ice Age and are limited mostly to low elevations (whereas higher elevation forests remain healthy), recent studies have hypothesized a climatic mechanism involving early dehardening, reduced snowpack, and freezing injury. This hypothesis assumes that a specific suite of microclimatic conditions occurs during late winter and declining cedar populations across the region have responded similarly to these conditions. Based on the first geographically extensive tree ring chronologies constructed for southeastern Alaska, we tested these assumptions by investigating regional climatic trends and the growth responses of declining cedar populations to this climatic variation. Warming winter trends were observed for southeastern Alaska, resulting in potentially injurious conditions for yellow-cedar due to reduced snowfall and frequent occurrence of severe thaw–freeze events. Declining cedar forests shared a common regional chronology for which late-winter weather was the best predictor of annual growth of surviving trees. Overall, our findings verify the influence of elevational gradients of temperature and snow cover on exposure to climatic stressors, support the climatic hypothesis across large spatial and temporal scales, and suggest cedar decline may expand with continued warming.

Le dépérissement du chamaecyparis jaune (Chamaecyparis nootkatensis (D. Don) Spach) s'étend sur une superficie de 200 000 ha de forêt humide tempérée partout dans le sud-est de l'Alaska. Parce que le dépérissement des forêts est apparu peu de temps après le Petit ge glaciaire et qu'il est surtout limité aux forêts situées à faible altitude, alors que les forêts situées aux altitudes plus élevées demeurent en santé, des études récentes ont posé l'hypothèse d'un mécanisme climatique impliquant un désendurcissement hâtif, une faible accumulation de neige et des dommages dus au gel. Cette hypothèse suppose qu'une suite spécifique de conditions microclimatiques survient à la fin de l'hiver et que les populations de chamaecyparis jaune qui dépérissent partout dans la région ont réagi de la même façon à ces conditions. Sur la base de données dendrochronologiques couvrant pour la première fois un vaste territoire dans le sud-est de l'Alaska, nous avons testé ces hypothèses en étudiant les tendances climatiques régionales et les réactions en croissance des populations dépérissantes de chamaecyparis jaune à ces changements climatiques. Des tendances au réchauffement pendant l'hiver ont été observées dans le sud-est de l'Alaska, engendrant possiblement des conditions qui pourraient endommager le chamaecyparis jaune à cause de la diminution des chutes de neige et de l'occurrence répétée d'épisodes sévères de dégel suivi de gel. Les forêts de chamaecyparis jaune qui dépérissent ont une chronologie régionale commune pour laquelle les conditions de fin d'hiver prédisaient le mieux la croissance annuelle des arbres qui survivent. Dans l'ensemble, nos résultats confirment l'influence des gradients de température à la hausse et du couvert nival sur l'exposition à des facteurs de stress climatiques, supportent l'hypothèse du climat à grande échelle dans le temps et l'espace et indiquent que le dépérissement du chamaecyparis jaune pourrait s'intensifier avec la progression du réchauffement.

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