Aplikace pokročilých matematických metod na zpracování dendrochronologických dat
Hlavní řešitel:
Mgr. Hana Blíziková
Spoluřešitelé:
Mgr. Zdeněk Hlávka
Období řešení:
1998-1999
Celková dotace:
60 tis. Kč
Souhrn výsledků
Tento projekt se věnoval nalezení nového matematického postupu pro vyhodnocení vztahu mezi parametry letokruhů a klimatickými faktory. Naším cílem bylo vybrat matematickou metodu vyhodnocení dat, která maximálně využije informace zapsané v letokruzích stromů a která umožní i podchycení dlouhodobého kolísání jejich růstu. Dosavadní metody vyhodnocení používají pro zjištění růstové reakce stromů na klimatické faktory vždy průměrovaná data s předem odstraněným trendem. Tím omezují vstupní informaci, což může mít za následek snížení průkaznosti získaných výsledků a nemožnost určit dlouhodobé společné kolísání růstu letokruhů zkoumaných stromů. Uvedené nedostatky lze dle našeho názoru odstranit námi navrženým matematickým postupem. Ten je založen na metodě zobecněných, částečně lineárních modelů, která je v literatuře označována jako model GPL. Jde v principu o zobecněný regresní model. Jako nezávisle proměnné jsou v našem případě voleny jednotlivé klimatické faktory, případně jiné známé informace o podmínkách růstu stromů. Závisle proměnnou je vektor sestavený ze šířek letokruhů všech zkoumaných stromů. Navržený model pracuje přímo s jednotlivými chronologiemi letokruhů zkoumaných stromů, ze kterých odhaduje klimatický signál společný všem stromům . Nedochází tak ke ztrátě vstupní informace průměrováním dat a prvotním odstraněním trendu, což zvyšuje vypovídací hodnotu získaných výsledků a umožňuje zachování informace o dlouhodobém kolísání růstu letokruhů. Navržený teoretický postup jsme v rámci grantu i prakticky realizovali vytvořením jeho modelu ve statistickém programu XploRE. Funkce a vlastnosti modelu jsme ověřili na datových souborech šířek letokruhů smrků (Picea abies (L) Karst) z Šumavského národního parku. Určili jsme závislost mezi přírůstky letokruhů smrků a průměrnými teplotami v jednotlivých měsících od podzimu předchozího roku do konce vegetační sezóny roku, v němž daný letokruh vznikl. Následné porovnání námi získaných výsledků zřetelně potvrdilo jejich vyšší signifikantnost oproti výsledkům, získaným klasickými postupy. Obtížnější situace nastala v případě ověření druhé vlastnosti našeho algoritmu, tj. zachování vlivu dlouhodobého kolísání klimatu na růst letokruhu. K tomuto účelu je nutné aplikovat model na větší počet vhodně volených datových souborů, u nichž budou známy údaje z blízké meteorologické stanice. Zajištění meteorologických dat je značně finančně náročné a nebylo možné jej realizovat vzhledem ke zkrácenému finančnímu rozpočtu grantu. Veškerá modelování využívala starší dendrochronologická data shromážděná Josefem Kynclem a Jaroslavem Dobrým. Řešení grantu jsme pojali v maximální možné šířce, bohužel značně omezené jeho nízkým finančním rozpočtem. Námi navržený teoretický model plně respektuje zadání grantu a řeší jeho požadavky. Vlastnosti tohoto modelu jsme následně úspěšně ověřili na jeho praktické realizaci. Detailní ověření modelu přesto vyžaduje ještě značné vědecké úsilí spojené s vhodným výběrem studijního dendrochronologického materiálu a s dostupností meteorologických měření. Věříme, že v rámci jiného projektu bude možné ověřit použitelnost našeho teoretického modelu i pro studie věnující se vlivu dlouhodobého kolísání klimatu na růst letokruhu. Námi navržený teoretický model i výsledky praktických experimentů byly úspěšně prezentovány na mezinárodní konferenci Eurodendro 99 v Polsku. Tento výzkum vzbudil u ostatních účastníků velký ohlas, neboť současný vývoj v oblasti dendrochronologie ukazuje na potřebu nových matematických modelů. Považujeme za vhodné v námi zvoleném směru výzkumu pokračovat.