Nonlinear responses of white spruce growth to climate variability in interior Alaska

Andrea H. Lloyd, Paul A. Duffy, Daniel H. Mann
2013 Canadian Journal of Forest Research  
Ongoing warming at high latitudes is expected to lead to large changes in the structure and function of boreal forests. Our objective in this research is to determine the climatic controls over the growth of white spruce (Picea glauca (Moench) Voss) at the warmest driest margins of its range in interior Alaska. We then use those relationships to determine the climate variables most likely to limit future growth. We collected tree cores from white spruce trees growing on steep, south-facing
more » ... , south-facing river bluffs at five sites in interior Alaska, and analyzed the relationship between ring widths and climate using boosted regression trees. Precipitation and temperature of the previous growing season are important controls over growth at most sites: trees grow best in the coolest, wettest years. We identify clear thresholds in growth response to a number of variables, including both temperature and precipitation variables. General circulation model (GCM) projections of future climate in this region suggest that optimum climatic conditions for white spruce growth will become increasingly rare in the future. This is likely to cause short-term declines in productivity and, over the longer term, probably lead to a contraction of white spruce to the cooler, moister parts of its range in Alaska. Résumé : Le réchauffement en cours aux latitudes élevées devrait entraîner d'importants changements dans la structure et la fonction des forêts boréales. Cette recherche avait pour but d'identifier les facteurs climatiques qui régissent la croissance de l'épicéa blanc (Picea glauca (Moench) Voss) présent aux extrémités les plus sèches et les plus chaudes de son aire de répartition à l'intérieur de l'Alaska. Nous avons ensuite utilisé ces relations pour déterminer quelles variables climatiques sont les plus susceptibles de limiter sa croissance future. Nous avons collecté des carottes dans cinq stations sur des épicéas blancs croissant sur des falaises abruptes exposées au sud, en bordure de rivière, à l'intérieur de l'Alaska et nous avons analysé la relation entre la largeur des cernes et le climat à l'aide d'arbres de régression amplifiés. La précipitation et la température de la saison de croissance précédente ont un effet déterminant sur la croissance dans la plupart des stations : les arbres croissent le mieux lors des années les plus fraîches et les plus humides. Nous avons identifié des seuils précis de la réaction de croissance à plusieurs variables, incluant des variables associées à la température et aux précipitations. Les prédictions du modèle de circulation générale au sujet du climat futur dans cette région indiquent que les conditions climatiques optimales pour la croissance de l'épicéa blanc deviendront de plus en plus rares dans l'avenir. Cela est susceptible de causer le déclin à court terme de la productivité et probablement de provoquer à plus long terme le recul de l'épicéa blanc et son confinement dans les parties les plus fraîches et les plus humides de son aire de répartition en Alaska. [Traduit par la Rédaction]
doi:10.1139/cjfr-2012-0372 fatcat:ygdqo4u3qrarjn2r6ouq3dfve4