Effect of monthly precipitation on the radial growth of Pseudotsuga menziesii in northern Mexico

In the context of global climate change, water availability is an essential factor for geographic distribution and abundance of plant species. Pseudotsuga menziesii has been reported as a highly sensitive species to climatic variation and is regarded as a genetic resource of invaluable importance. The objective of this paper was to evaluate the specific effect of precipitation on radial growth throughout year for this species. From historical climate records and tree ring cores collected in Mexican northern forests, growth was correlated with monthly precipitation by standard statistical techniques. Results showed that P. menziesii was more susceptible to winter precipitation prior to the growing season. Low precipitation in winter makes the survival of these individuals vulnerable. In light of our results, direct implications for management strategies of P. menziesi, are discussed.Fil: Pompa García, Martín. Universidad Juarez; México;Fil: Rodríguez Flores, Felipa de Jesus. Universidad Juarez; México;Fil: Cerano Paredes, Julián. Instituto Nacional de Investigaciones Forestales Agrícolas y Pecuarias. Centro Nacional de Investigación Disciplinaria en Relación Agua, Suelo, Planta, Atmósfera; México;Fil: Valdez Cepeda, Ricardo David. Universidad Autónoma de Chapingo; México;Fil: Roig Junent, Fidel Alejandro. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico - CONICET - Mendoza. Instituto Argentino de Nivología, Glaciología y Ciencias Ambientales; Argentina

Análisis temporal de sequías meteorológicas en la cuenca del Río Yaqui (México) y su relación con ENSO

Este estudio analiza el comportamiento temporal de las sequías en la Cuenca del Río Yaqui (CRY), México, usando el Índice de Precipitación Estandarizado (SPI, siglas en inglés) y determina la influencia del fenómeno climático El Niño Southern Oscillation (ENSO) en la modulación de su variabilidad. Se utilizaron 28 estaciones climáticas distribuidas en el gradiente de la cuenca y 20 km adicionales al parteaguas. Se evaluó la calidad de las series mediante pruebas de homogeneidad de varianza, se determinó su variabilidad común mediante un Análisis de Componentes Principales (ACP) y se generó un SPI regional para el periodo 1937–2016. Los eventos de sequía más severos se registraron en los años de 1980, 1988, 1999, 2006 y 2011. El análisis espectral de coherencia de ondeletas entre el SPI y ENSO indica una relación en fase entre eventos secos y lluviosos durante el período de 1937 a 1959 a frecuencias de uno a seis años, de 1937 a 1950 en frecuencias de 10 a 11 años, de 1972 a 1974 a frecuencias de uno a dos años y de 1997 a 2005 a frecuencias de 11 a 15 años. ENSO influye significativamente en la variabilidad del SPI en la cuenca

Comportamiento hidroclimático de coníferas en el Cerro Potosí, Nuevo León, México

El Cerro Potosí (CPO) se caracteriza por un gradiente altitudinal de 2 200 a 3 719 m y por ser hábitat de diversas coníferas. Los objetivos de este estudio fueron: 1) generar una red dendrocronológica de Pinus culminicola, Pinus hartwegii, Pseudotsuga menziesii y Pinus greggii; 2) desarrollar una reconstrucción de lluvia estacional; y 3) determinar la influencia de fenómenos atmosféricos de circulación general sobre la variabilidad interanual y multianual de la precipitación en CPO. Para lograr esos objetivos, con métodos dendrocronológicos se generaron cuatro cronologías climáticamente sensitivas; la más extensa (1420-2010) fue de Pinus hartwegii, y las más corta (1850-2010), de Pinus greggii. La asociación entre series dendrocronológicas mostró una respuesta climática común y mediante componentes principales. Se integró una serie representativa de los diversos estratos de elevación, que cubre el período 1700-2010. La reconstrucción de lluvia estacional enero-septiembre detectó que los años más secos fueron 1785 y 1801, y los más húmedos, 1791, 1832 y 1911, con una influencia significativa (r= 0.53, p<0.01) del Niño Oscilación del Sur (ENSO), a través del índice de lluvia tropical (TRI). La influencia de huracanes detectada en las series de madera tardía constituye una alternativa para analizar, históricamente, la influencia de estos fenómenos atmosféricos en el crecimiento de las especies y en la producción de servicios hidrológicos para la región

The North American tree-ring fire-scar network

Fire regimes in North American forests are diverse and modern fire records are often too short to capture important patterns, trends, feedbacks, and drivers of variability. Tree-ring fire scars provide valuable perspectives on fire regimes, including centuries-long records of fire year, season, frequency, severity, and size. Here, we introduce the newly compiled North American tree-ring fire-scar network (NAFSN), which contains 2562 sites, >37,000 fire-scarred trees, and covers large parts of North America. We investigate the NAFSN in terms of geography, sample depth, vegetation, topography, climate, and human land use. Fire scars are found in most ecoregions, from boreal forests in northern Alaska and Canada to subtropical forests in southern Florida and Mexico. The network includes 91 tree species, but is dominated by gymnosperms in the genus Pinus. Fire scars are found from sea level to >4000-m elevation and across a range of topographic settings that vary by ecoregion. Multiple regions are densely sampled (e.g., >1000 fire-scarred trees), enabling new spatial analyses such as reconstructions of area burned. To demonstrate the potential of the network, we compared the climate space of the NAFSN to those of modern fires and forests; the NAFSN spans a climate space largely representative of the forested areas in North America, with notable gaps in warmer tropical climates. Modern fires are burning in similar climate spaces as historical fires, but disproportionately in warmer regions compared to the historical record, possibly related to under-sampling of warm subtropical forests or supporting observations of changing fire regimes. The historical influence of Indigenous and non-Indigenous human land use on fire regimes varies in space and time. A 20th century fire deficit associated with human activities is evident in many regions, yet fire regimes characterized by frequent surface fires are still active in some areas (e.g., Mexico and the southeastern United States). These analyses provide a foundation and framework for future studies using the hundreds of thousands of annually- to sub-annually-resolved tree-ring records of fire spanning centuries, which will further advance our understanding of the interactions among fire, climate, topography, vegetation, and humans across North America

Tropical tree growth driven by dry-season climate variability

Interannual variability in the global land carbon sink is strongly related to variations in tropical temperature and rainfall. This association suggests an important role for moisture-driven fluctuations in tropical vegetation productivity, but empirical evidence to quantify the responsible ecological processes is missing. Such evidence can be obtained from tree-ring data that quantify variability in a major vegetation productivity component: woody biomass growth. Here we compile a pantropical tree-ring network to show that annual woody biomass growth increases primarily with dry-season precipitation and decreases with dry-season maximum temperature. The strength of these dry-season climate responses varies among sites, as reflected in four robust and distinct climate response groups of tropical tree growth derived from clustering. Using cluster and regression analyses, we find that dry-season climate responses are amplified in regions that are drier, hotter and more climatically variable. These amplification patterns suggest that projected global warming will probably aggravate drought-induced declines in annual tropical vegetation productivity. Our study reveals a previously underappreciated role of dry-season climate variability in driving the dynamics of tropical vegetation productivity and consequently in influencing the land carbon sink.We acknowledge financial support to the co-authors provided by Agencia Nacional de Promoción Científica y Tecnológica, Argentina (PICT 2014-2797) to M.E.F.; Alberta Mennega Stichting to P.G.; BBVA Foundation to H.A.M. and J.J.C.; Belspo BRAIN project: BR/143/A3/HERBAXYLAREDD to H.B.; Confederação da Agricultura e Pecuária do Brasil - CNA to C.F.; Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES, Brazil (PDSE 15011/13-5 to M.A.P.; 88881.135931/2016-01 to C.F.; 88887.199858/2018-00 to G.A.-P.; Finance Code 001 for all Brazilian collaborators); Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq, Brazil (ENV 42 to O.D.; 1009/4785031-2 to G.C.; 311874/2017-7 to J.S.); CONACYT-CB-2016-283134 to J.V.-D.; CONICET to F.A.R.; CUOMO FOUNDATION (IPCC scholarship) to M.M.; Deutsche Forschungsgemeinschaft - DFG (BR 1895/15-1 to A.B.; BR 1895/23-1 to A.B.; BR 1895/29-1 to A.B.; BR 1895/24-1 to M.M.); DGD-RMCA PilotMAB to B.T.; Dirección General de Asuntos del Personal Académico of the UNAM (Mexico) to R.B.; Elsa-Neumann-Scholarship of the Federal State of Berlin to F.S.; EMBRAPA Brazilian Agricultural Research Corporation to C.F.; Equatorian Dirección de Investigación UNL (21-DI-FARNR-2019) to D.P.-C.; São Paulo Research Foundation FAPESP (2009/53951-7 to M.T.-F.; 2012/50457-4 to G.C.; 2018/01847‐0 to P.G.; 2018/24514-7 to J.R.V.A.; 2019/08783-0 to G.M.L.; 2019/27110-7 to C.F.); FAPESP-NERC 18/50080-4 to G.C.; FAPITEC/SE/FUNTEC no. 01/2011 to M.A.P.; Fulbright Fellowship to B.J.E.; German Academic Exchange Service (DAAD) to M.I. and M.R.; German Ministry of Education, Science, Research, and Technology (FRG 0339638) to O.D.; ICRAF through the Forests, Trees, and Agroforestry research programme of the CGIAR to M.M.; Inter-American Institute for Global Change Research (IAI-SGP-CRA 2047) to J.V.-D.; International Foundation for Science (D/5466-1) to M.I.; Lamont Climate Center to B.M.B.; Miquelfonds to P.G.; National Geographic Global Exploration Fund (GEFNE80-13) to I.R.; USA’s National Science Foundation NSF (IBN-9801287 to A.J.L.; GER 9553623 and a postdoctoral fellowship to B.J.E.); NSF P2C2 (AGS-1501321) to A.C.B., D.G.-S. and G.A.-P.; NSF-FAPESP PIRE 2017/50085-3 to M.T.-F., G.C. and G.M.L.; NUFFIC-NICHE programme (HEART project) to B.K., E.M., J.H.S., J.N. and R. Vinya; Peru ‘s CONCYTEC and World Bank (043-2019-FONDECYT-BM-INC.INV.) to J.G.I.; Peru’s Fondo Nacional de Desarrollo Científico, Tecnológico y de Innovación Tecnológica (FONDECYT-BM-INC.INV 039-2019) to E.J.R.-R. and M.E.F.; Programa Bosques Andinos - HELVETAS Swiss Intercooperation to M.E.F.; Programa Nacional de Becas y Crédito Educativo - PRONABEC to J.G.I.; Schlumberger Foundation Faculty for the Future to J.N.; Sigma Xi to A.J.L.; Smithsonian Tropical Research Institute to R. Alfaro-Sánchez.; Spanish Ministry of Foreign Affairs AECID (11-CAP2-1730) to H.A.M. and J.J.C.; UK NERC grant NE/K01353X/1 to E.G.Peer reviewe

Reconstrucción de la precipitación estacional con anillos de crecimiento para la región hidrológica Presidio-San Pedro

Abstract: The Presidio San Pedro basin yields the water of one the main streams draining to Marismas Nacionales in the states of Sinaloa and Nayarit. A dominant conifer species on this watershed is Pinus durangensis a heavily logged species such that old-growth forest has disappeared. Increment cores from 63 trees of P. durangensis in a low disturbed site were extracted to analyze its dendrochronological potential. The samples were processed by standard dendrochronological techniques. Series intercorrelation (0.463), mean sensitivity (0.309), first order autocorrelation (0.41), and signal tonoise ratio (5.24) among other parameters indicated excellent potential of the species for dendrochronological purposes. Time series of earlywood, latewood and total ring width were developed with a length of 232 years (1780-2012). The earlywood chronology responded to the accumulated January-August precipitation from four weather stations in the watershed and a linear regression model was used to reconstruct seasonal winter to early summer precipitation. Similar to other previous climatic reconstructions for the Presidio San Pedro basin, ENSO was the most influential phenomena on explaining the interannual and multiannual variability. It was not found a significant relationship between latewood indices and summer precipitation indicating low inter-annual variability of the North American Monsoon System, even though this phenomenon causes over 70% of the annual precipitation on this region.Resumen: La cuenca alta de la región hidrológica Presido San Pedro genera el agua de uno de los afluentes de Marismas Nacionales en el área limítrofe entre los estados de Sinaloa y Nayarit. En esta cuenca Pinus durangensis es una conífera dominante, pero debido a su explotación intensiva quedan pocos rodales remanentes sin disturbio. Para analizar el potencial dendrocronológico de la especie, se colectaron núcleos de crecimiento de 63 árboles, que se procesaron con técnicas dendrocronológicas convencionales. La inter-correlación ente series (0.463), sensibilidad media (0.309), autocorrelación de primer orden (0.41) y relación señal-ruido (5.24), entre otros parámetros estadísticos indicaron excelente potencial de la especie para estudios dendrocronológicos. Se generaron series de tiempo de madera temprana, tardía y de anillo total que se extendió de 1780 a 2012 (232 años). Los índices de madera temprana, respondieron a la precipitación acumulada promedio del período enero-agosto, procedente de cuatro estaciones climáticas circunvecinas al sitio, por lo que se generó un modelo lineal, para una reconstrucción de lluvia invierno a inicios de verano. La variabilidad hidroclimática detectada fue similar a otras desarrolladas previamente para la región hidrológica Presidio San Pedro, donde El Niño Oscilación del Sur (ENSO) es el fenómeno circulatorio que determina la variación interanual y multianual en la precipitación invernal. No se encontró una relación significativa entre la precipitación de verano y los índices de madera tardía, lo que supone poca variación interanual del Monzón de Norteamérica, no obstante ser causante de 70% de la precipitación anual en esta región hidrológica

Distribución actual y potencial de Dendroctonus mexicanus Hopkins bajo dos escenarios de cambio climático

Climate exerts a dominant control over the natural distribution of species. Bioclimatic models are an important tool for assessing the potential responses of species to climate change. The objective of this study was to estimate the distribution of Dendroctonus mexicanus Hopkins, under current and future climate scenarios (year 2050) in two Representative Concentration Pathway (RCP´s) 4.5 and 8.5. Characteristics of model (creation, calibration, selection and evaluation) were carried out in kuenm, an R package that uses Maxent as the modeling algorithm. Model suitability of D. mexicanus was composed mainly by mean temperature of warmest quarter (76.6%), temperature annual range (12.5%) and precipitation of driest quarter (5.5%). In Mexico, the high suitability of D. mexicanus is 121 310.7 km2; only five states: State of Mexico (17 879.7), Michoacan (15 669.8), Puebla (14 693.1), Oaxaca (14 380.1) and Hidalgo (13 830 km2), comprise more than 63% of the estimated high suitability. For 2050 it is estimated a decrease of 51 thousand km2 of climatic suitability specially in Michoacan, Jalisco and Guanajuato, but an increase of about 25 thousand km2 toward northwest Mexico. A shift and a probable migration of this bark beetle toward higher latitudes (30 ± 15 km) and altitudes (~ 100 m) extending its distribution up to 3700 masl is feasible. These relevant changes in their probably distribution may involve potential forest damage.El clima ejerce una función importante sobre la distribución natural de las especies. Los modelos bioclimáticos son una herramienta importante para evaluar la respuesta de las especies al cambio climático. El objetivo de este estudio fue estimar la distribución de Dendroctonus mexicanus Hopkins, bajo escenarios actuales y futuros (año 2050) de cambio climático y en dos valores (4.5 y 8.5) de trayectorias de concentración representativas (RCP´s). Los aspectos del modelo (creación, calibración, selección y evaluación) se realizaron con kuenm, un paquete de R con algoritmo de modelación Maxent. El modelo de idoneidad de D. mexicanus se constituyó principalmente de temperatura media del 1/4 anual más cálido (76.6%), intervalo de temperatura anual (12.5%) y precipitación de 1/4 anual más seco (5.5%). En México, el área de idoneidad alta de D. mexicanus se calculó en 121 310.7 km2, de los cuales el Estado de México (17 879.7 km2), Michoacán (15 669.8 km2), Puebla (14 693.1 km2), Oaxaca (14 380.1 km2) e Hidalgo (13 830 km2), representaron más de 63% de esta superficie. Se estima que para el 2050, la idoneidad climática disminuya 51 000 km2, especialmente en Michoacán, Jalisco y Guanajuato y, en contraste, aumente cerca de 25 000 km2 hacia el noroeste del país. Por lo que es factible una migración de este descortezador hacia mayores latitudes (30 km ± 15 km) y altitudes (~ 100 m), ampliando su registro hasta los 3700 m snm; estos cambios relevantes de su distribución pueden implicar daños forestales potenciales

Dinámica del cambio de uso de suelo en el norte de León, Guanajuato

The change of natural vegetation obeys a growing human population and an increasing demand of services and activities to fulfill the needs of human groups. This paper uses two models in order to explore, whether this changes in natural vegetation are due to deforestation or livestock in the period ranging from 1970 to 2007 in area to the north of the municipality of León, Guanajuato. Using geographic information systems, and working with a scale 1,50 000, we found that thirty two percent of changes correspond to the studied time period, namely, that 7 294 hectares out of a total 22 710 that make up the area, have had a different land use in the past. The deforestation model establishes that 62.8% (4 582ha) of these changes were favorable, associated with revegetation processes. In contrast, the model of livestock impact establishes that 62.5% (4 561ha) of the area has been changed to accommodate for this activity. The results also indicate that an increase in livestock activities, for example opening-up natural vegetation areas for grazing (forests, shrublands), augments soil degradation risks due to surface-runoffEl cambio de vegetación natural obedece a una población creciente y demandante de servicios y actividades que satisfagan sus necesidades. En es este estudio se plantea el uso de dos modelos, para conocer si estos cambios obedecen a actividades de deforestación o impacto pecuario en el periodo de 1970 a 2007, en el norte del municipio de León, Guanajuato. Utilizando sistemas de información geográfica y una escala de trabajo de 1,50 000, se encontró que los cambios ocurridos en el periodo de estudio corresponden a 32%, es decir, que de 22 710 ha que conforman el área, 7 294 tuvieron un uso de suelo o vegetación diferente al actual. El modelo de deforestación establece que 62.8% (4 582 ha) de estos cambios fueron favorables, asociados a procesos de re-vegetación, en contraste, el modelo de impacto pecuario establece 62.5% (4 561 ha) del área ha tenido alteración hacia esta actividad. Los resultados indican también, un crecimiento de las actividades pecuarias como apertura de áreas de pastoreo en áreas con vegetación natural (bosques o matorrales), lo cual incrementa el riesgo de degradación de suelos por la acción de escurrimientos superficiale