Identification of ocean-atmosphere and solar parameters in araucaria angustifolia growth ring chronologies : a comparison between cities in southern Brazil

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dc.contributor.advisorOliveira, Virgínia Klausner de
dc.contributor.author2Muraja, Daniela Oliveira Silva
dc.contributor.coadvisorPrestes, Alan
dc.contributor.coadvisorAakala, Tuomas
dc.contributor.event2São José dos Campos,pt_BR
dc.contributor.refereeOliveira Filho, Irapuan Rodrigues de
dc.contributor.refereeOjeda González, Arian
dc.contributor.refereeOliveira, Luiz Eduardo de
dc.contributor.refereeFernandes, Francisco Carlos Rocha
dc.contributor.refereeEcher, Mariza Pereira de Souza
dc.date.accessioned2024-01-12T14:11:09Z
dc.date.available2024-01-12T14:11:09Z
dc.date.issued2023-08-23
dc.description.abstractCompreender o clima regional do sul do Brasil é de grande importância devido à alta variabilidade climática na região, que afeta o crescimento das árvores. A Dendrocronologia, que examina os anéis de crescimento das árvores, é uma ferramenta valiosa para estudar parâmetros climáticos e geofísicos que influenciam uma região. Isso permite o desenvolvimento de modelos matemáticos potenciais para reconstruir climas passados e até mesmo identificar ciclos solares antigos. Para este estudo, a espécie Araucaria angustifolia foi utilizada devido às suas características morfológicas e anatômicas, anéis de crescimento visíveis, longevidade e adequação para pesquisas dendrocronológicas e dendroclimáticas (sensibilidade climática). As amostras usadas neste estudo fazem parte de um banco de dados do Laboratório de Registros Naturais, onde algumas das quais foram previamente estudadas por outros pesquisadores. Além disso, uma nova série de amostras para a cidade de Canela (29 ° 19’ S lat and 50° 48’ lon) é introduzida e analisada nesta tese. Todas as séries passaram pelo mesmo método de remoção de tendências e correção da variância da cronologia média, e dados estatísticos expressando a qualidade das séries foram obtidos. A região de interesse para este estudo é o sul do Brasil, caracterizada por estações do ano bem definidas e influenciada pelos Oceanos Atlântico e Pacífico, que impactam o clima e os fenômenos atmosféricos na área. O principal objetivo é identificar a influência de parâmetros oceânicos-atmosféricos no crescimento das árvores, como o Índice de Oscilação Sul (IOS) e o NIÑO 3.4 (temperatura da superfície do mar no Oceano Pacífico), ligados à Oscilação Sul El Niño (ENSO). Esses parâmetros têm efeitos diretos nos níveis de precipitação, levando a condições anormalmente úmidas ou secas e impactos consequentes na agricultura, no meio ambiente e na economia. Além disso, outros parâmetros climáticos, como níveis de precipitação e temperaturas máximas, médias e mínimas para cada região, bem como a temperatura da superfície do mar do Oceano Atlântico (ATLSW), são avaliados. Além disso, o número de manchas solares (SUNSPOT) é considerado devido à influência da radiação solar na variação do clima da Terra. A identificação dos parâmetros nas cronologias regionais foi inicialmente realizada usando a correlação de Pearson, mas resultados insuficientes foram obtidos. Para superar essa limitação, utilizou-se a análise de coerência cruzada de ondeletas (WTC), que forneceu periodicidades relacionadas aos parâmetros analisados. Os resultados foram primeiramente descritos por cidade para identificar todos os parâmetros que influenciam o crescimento das árvores em cada localização. Em seguida, utilizando a potência média normalizada das ondeletas, comparou-se as respostas das cidades a cada parâmetro. Os resultados mostraram uma influência significativa de parâmetros relacionados ao ENSO, bem como a influência solar nos sinais das cronologias médias de todas as cidades. Surpreendentemente, a precipitação e a temperatura não foram os principais fatores limitantes para as árvores estudadas, possivelmente devido à existência de outros fatores externos que influenciam o crescimento das árvores, e a atividades humanas (desmatamento, poluição, etc). Considerando o impacto humano no meio ambiente, mudanças nas características florestais e microclima podem ter um efeito profundo na sobrevivência das árvores, inclusive na Araucaria angustifolia, que já está em risco de extinção devido à atividades intensivas de exploração madeireira nas últimas décadas. Este estudo aprimora nossa compreensão dos parâmetros climáticos, oceânicos- atmosféricos e solares que influenciam o desenvolvimento dessa espécie na região sul do Brasil. Esta tese foi trabalhada com um intuito de gerar um manual com códigos em linguagem R para facilitar a acessibilidade de pesquisadores na área, em especial alunos iniciantes do Laboratório de Registros Naturais (LRN - UNIVAP).pt_BR
dc.description.abstract2Understanding the regional climate of southern Brazil is of great importance due to the high climate variability in the region, which aects tree growth. Dendrochronology, which examines tree growth rings, is a valuable tool for studying climatic and geophysical parameters that influence a region. It allows for the development of potential mathematical models to reconstruct past climates and even identify ancient solar cycles. For this study, the species Araucaria angustifolia was selected due to its morphological and anatomical characteristics, visible growth rings, longevity, and suitability for dendrochronological and dendroclimatic research (climate sensitivity). The samples used in this study are derived from a database at the Laboratory of Natural Records, where some of them have been previously studied by other researchers. Additionally, a new series of samples for Canela city (29°19’ S lat and 50 ° 48’ lon) is introduced and analyzed in this thesis. All series underwent the same detrending method and mean chronology variance correction and statistical data expressing the quality of the series were obtained. The region of interest for this study is the south of Brazil, characterized by well-defined seasons and influenced by the Atlantic and Pacific Oceans, which impact the climate and atmospheric phenomena in the area. The primary goal is to identify the influence of ocean- atmospheric parameters on tree growth, such as the Southern Oscillation Index (SOI) and the NIÑO 3.4 (sea surface temperature in the Pacific Ocean), linked to the El Niño-Southern Oscillation (ENSO). These parameters have direct eects on precipitation levels, leading to abnormal wet or dry conditions and consequential impacts on agriculture, the environment, and the economy. Additionally, other climate parameters, such as precipitation levels and maximum, average, and minimum temperatures for each region, as well as the sea surface temperature of the Atlantic Ocean (ATLSW), are evaluated. Moreover, the number of sunspots (SUNSPOT) is considered due to the influence of solar radiation on Earth’s climate variation. The identification of the parameters in the regional chronologies was initially performed using Pearson’s correlation, but insucient results were obtained. To overcome this limitation, we utilized cross-wavelet coherence (WTC) analysis, which provided periodicities related to the analyzed parameters. The results were first described per city to identify all the parameters influencing tree growth in each location. Then, using the normalized average power of the wavelets, we compared the responses of the cities to each parameter. The results showed a significant influence of parameters related to ENSO, as well as solar influence on the signs of the average chronologies of all cities. Surprisingly, precipitation and temperature were not the main limiting factors for the studied trees, possibly due to other external factors influencing tree growth, such as human activities (deforestation, pollution, etc.). Considering the human impact on the environment, changes in forest characteristics and microclimate can have a profound eect on the survival of trees, including the Araucaria angustifolia, which is already at risk of extinction due to intensive logging activities in the last decades. This study enhances our understanding of the climatic, ocean-atmospheric, and solar parameters that influence this species’ development in the southern region of Brazil. This thesis was designed with the aim of generating a manual with codes in R language to facilitate the accessibility of researchers in the area, especially beginner students of the Laboratory of Natural Records (LRN - UNIVAP).pt_BR
dc.description.physical231 f.pt_BR
dc.format.mimetypepdfpt_BR
dc.identifier.affiliationUniversidade do Vale do Paraíbapt_BR
dc.identifier.affiliationUniversidade do Vale do Paraíbapt_BR
dc.identifier.affiliationUniversidade do Vale do Paraíbapt_BR
dc.identifier.affiliationUniversidade de Brasília, Instituto de Físicapt_BR
dc.identifier.affiliationInstituto Nacional de Pesquisas Espaciaispt_BR
dc.identifier.bibliographicCitation2MURAJA, Daniela Oliveira Silva. Identification of ocean-atmosphere and solar parameters in araucaria angustifolia growth ring chronologies: a comparison between cities in southern Brazil. São José dos Campos, SP, 2023. 228 f.; PDF Tese (Doutorado em Física e Astronomia) - Universidade do Vale do Paraíba, Instituto de Pesquisa e Desenvolvimento, São José dos Campos, 2023.pt_BR
dc.identifier.urihttps://repositorio.univap.br/handle/123456789/331
dc.language.isoen_USpt_BR
dc.publisher.countryBrasil,pt_BR
dc.publisher.initialsUnivap,pt_BR
dc.publisher.institutionUniversidade do Vale do Paraíba,pt_BR
dc.publisher.programDoutorado em Física e Astronomiapt_BR
dc.publisher.spatialSão José dos Campospt_BR
dc.rightsAcesso Abertopt_BR
dc.subject.keywordAstrofísicapt_BR
dc.subject.keywordAraucaria angustifóliapt_BR
dc.subject.keywordDendroclimatologiapt_BR
dc.subject.keywordCanela (RS)pt_BR
dc.titleIdentification of ocean-atmosphere and solar parameters in araucaria angustifolia growth ring chronologies : a comparison between cities in southern Brazilpt_BR
dc.typeTesept_BR

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