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HYDRO-CLIMATIC VARIABILITY IN SOUTHERN ECUADOR REFLECTED BY TREE-RING OXYGEN ISOTOPES

Volland, Franziska ; Pucha, Darwin ; Bräuning, Achim

Erdkunde, 2016-01, Vol.70 (1), p.69-82

Department of Geography, University of Bonn

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  • Título:
    HYDRO-CLIMATIC VARIABILITY IN SOUTHERN ECUADOR REFLECTED BY TREE-RING OXYGEN ISOTOPES
  • Autor: Volland, Franziska ; Pucha, Darwin ; Bräuning, Achim
  • Assuntos: Climate models ; Correlations ; Dendroclimatology ; El Nino ; Growth rings ; Ice cores ; Isotopes ; Oxygen isotopes ; Precipitation ; Tropical climates
  • É parte de: Erdkunde, 2016-01, Vol.70 (1), p.69-82
  • Descrição: Variations of stable oxygen isotopes in tree-ring cellulose are a widely used proxy to reconstruct hydro-climate variability in tropical and subtropical regions. We present the first δ18O chronology from annual tree rings in tropical Cedrela montana trees growing in the mountain rain forest of the Podocarpus National Park (PNP) in southern Ecuador. The more than a century long data record (1885–2011) comes from up to 15 individual trees (1980–2005) and represents the best-replicated isotope tree-ring chronology from the tropics. In comparison with tree-ring width, stable isotope variations show considerably higher correlations between individuals and thus represent a more reliable climate proxy in this very humid environment. High teleconnections to other stable isotope chronologies from the Amazon lowland indicate a high degree of consistency of regional hydro-climate variations. The PNP δ18O record is correlated with seasonal precipitation (January to April, CRU TS 3.21), frequency of wet days, and cloud cover over the Andean Cordillera Real. Spatial correlations indicate that the El Niño-Southern Oscillation (ENSO) has strong impact on tree-ring tree-ring δ18O variations. Sea Surface Temperatures (SSTs) of the Niño 3.4 region and Niño 4 region, and the Oceanic Niño Index (ONI) show strong positive correlations with Cedrela oxygen isotope ratios, whereas the ENSO precipitation index correlates negatively. The Niño 3.4 and 4 SST influence is stronger after 1960 than before, indicating a shift in the influence of the Pacific Ocean on moisture variations in the Ecuadorian Andes. In the same period, the positive correlation with oxygen isotope signals from Andean glacier ice cores (r=0.2; p<0.05, 1894–1993) increased strongly (r=0.51; p<0.01, 1960–1993). In conclusion, stable oxygen isotope series from tropical tree species can help reconstruct variations in the hydroclimate of the Andean mountains and their surrounding areas. Für die Rekonstruktion hydrologischer Klimavariabilität in den Tropen und Subtropen sind stabile Sauerstoffisotope in der Zellulose von Jahrringen ein weit verbreiteter Klima-Proxy. Wir präsentieren die erste jährlich aufgelöste δ18O-Chronologie aus Jahrringen der tropischen Baumart Cedrela montana aus dem feuchten Bergregenwald Süd-Ecuadors (Podocarpus-Nationalpark (PNP)). Die vorliegende Zeitreihe umfasst eine Zeitspanne von 126 Jahren (1885–2011) und basiert auf bis zu 15 Einzelbäumen (1980–2005). Sie stellt damit die momentan besten belegte δ18O-Jahrring-Zeitreihe aus den immerfeuchten Tropen dar. Im Vergleich zur Jahrringbreite zeigen die stabilen Sauerstoffisotope deutlich höhere Zusammenhänge zwischen den einzelnen Individuen und stellen somit einen sehr zuverlässigen Klima-Proxy in tropisch-humiden Klimabedingungen dar. Hohe Telekonnektionen zu anderen regionalen δ18O-Chronologien (z.B. aus dem Amazonas-Tiefland) zeigen eine signifikante Ähnlichkeit und belegen eine hohe räumliche Repräsentativität. Die PNP δ18O Messreihen korrelieren hoch signifikant mit verschiedenen Niederschlags-Monatsmitteln und saisonal gemittelten Niederschlagsreihen (z.B. für CRU TS 3.21 Januar bis April), der Frequenz von Feuchttagen und dem Bewölkungsgrad über der Cordillera Real der tropischen Anden. Räumliche Korrelationen zeigen einen hoch signifikanten negativen Zusammenhang zwischen dem El-Niño-Southern Oscillation Niederschlag-Index (ENSO prec.) und den δ18O Jahrring-Werten. Die Meeresoberflächentemperaturen der Niño 3.4 und 4 Regionen und der Oceanic Niño Index (ONI) zeigen dagegen hohe positive Korrelationen mit den Cedrela-Sauerstoffisotopen-Verhältnissen. Allerdings nimmt der Einfluss der Meeresoberflächentemperaturen der Niño 3.4 und 4 Regionen ab 1960 stark zu, was auf einen höheren Einfluss des Pazifik auf das Feuchtigkeitsregime in den ecuadorianischen Anden deutet. Gleichzeitig nahm die signifikant positive Korrelation mit δ18O Werten in andinen Eisbohrkernen von r=0.2 (p<0.05, 1894–1993) auf r=0.51 (p<0.01, 1960–1993) zu. Zeitreihen stabiler Sauerstoffisotope in Jahresringen tropischer Bäume können dazu beitragen, Schwankungen im Hydroklima der Andenregion zu entschlüsseln.
  • Editor: Department of Geography, University of Bonn
  • Idioma: Inglês
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