Biogeographic, atmospheric, and climatic factors influencing tree growth in Mediterranean Aleppo pine forests

There is a lack of knowledge on how tree species respond to climatic constraintslike water shortages and related atmospheric patterns across broad spatial and temporal scales.These assessments are needed to project which populations will better tolerate or respond to globalwarming across the tree species distribution range. Warmer and drier conditions have been forecastedfor the Mediterranean Basin, where Aleppo pine (Pinus halepensisMill.) is the most widely distributedconifer in dry sites. This species shows plastic growth responses to climate, being particularly sensitiveto drought. We evaluated how 32 Aleppo pine forests responded to climate during the second half ofthe 20th century by using dendrochronology. Climatic constraints of radial growth were inferred byfitting the Vaganov-Shashkin (VS-Lite) growth model to ring-width data from our Aleppo pine forestnetwork. Our findings reported that Aleppo pine growth decreased and showed the highest commoncoherence among trees in dry, continental sites located in southeastern and eastern inland Spain andAlgeria. In contrast, growth increased in wetter sites located in northeastern Spain. Overall, across theAleppo pine network tree growth was enhanced by prior wet winters and cool and wet springs,whilst warm summers were associated with less growth. The relationships between site ring-widthchronologies were higher in nearby forests. This explains why Aleppo pine growth was distinctlylinked to indices of atmospheric circulation patterns depending on the geographical location of theforests. The western forests were more influenced by moisture and temperature conditions drivenby the Western Mediterranean Oscillation (WeMO) and the Northern Atlantic Oscillation (NAO),the southern forests by the East Atlantic (EA) and the august NAO, while the Balearic, Tunisian andnortheastern sites by the Arctic Oscillation (AO) and the Scandinavian pattern (SCA). The climaticconstraints for Aleppo pine tree growth and its biogeographical variability were well captured by theVS-Lite model. The model performed better in dry and continental sites, showing strong growthcoherence between trees and climatic limitations of growth. Further research using similar broad-scaleapproaches to climate-growth relationships in drought-prone regions deserves more attention

Drought Sensitiveness on Forest Growth in Peninsular Spain and the Balearic Islands

Drought is one of the key natural hazards impacting net primary production and tree growth in forest ecosystems. Nonetheless, tree species show different responses to drought events, which make it difficult to adopt fixed tools for monitoring drought impacts under contrasting environmental and climatic conditions. In this study, we assess the response of forest growth and a satellite proxy of the net primary production (NPP) to drought in peninsular Spain and the Balearic Islands, a region characterized by complex climatological, topographical, and environmental characteristics. Herein, we employed three different indicators based on in situ measurements and satellite image-derived vegetation information (i.e., tree-ring width, maximum annual greenness, and an indicator of NPP). We used seven different climate drought indices to assess drought impacts on the tree variables analyzed. The selected drought indices include four versions of the Palmer Drought Severity Index (PDSI, Palmer Hydrological Drought Index (PHDI), Z-index, and Palmer Modified Drought Index (PMDI)) and three multi-scalar indices (Standardized Precipitation Evapotranspiration Index (SPEI), Standardized Precipitation Index (SPI), and Standardized Precipitation Drought Index (SPDI)). Our results suggest that—irrespective of drought index and tree species—tree-ring width shows a stronger response to interannual variability of drought, compared to the greenness and the NPP. In comparison to other drought indices (e.g., PDSI), and our results demonstrate that multi-scalar drought indices (e.g., SPI, SPEI) are more advantageous in monitoring drought impacts on tree-ring growth, maximum greenness, and NPP. This finding suggests that multi-scalar indices are more appropriate for monitoring and modelling forest drought in peninsular Spain and the Balearic Islands

Dendroecología de "Pinus halepensis" Mill. en Este de la Península Ibérica e Islas Baleares: Sensibilidad y grado de adaptación a las condiciones climáticas

El objetivo principal que se plantea en el presente trabajo es determinar la plasticidad del crecimiento radial del pino carrasco (Pinus halepensis Mill.) frente al clima. Más concretamente, evaluar el grado de adecuación del crecimiento en grosor del tronco de las masas forestales de esta especie, a las distintas condiciones climáticas que se encuentran dentro de su área de distribución en España. Dicho propósito se aborda mediante el análisis de las series de crecimiento radial y su relación con el clima a distintas escalas temporales y espaciales. Una primera perspectiva se basa en el seguimiento (realizado con resolución casi quincenal) del crecimiento radial del pino carrasco en una localidad situada dentro del Parc Natural del Garraf (Barcelona, Catalunya). La finalidad de este seguimiento es precisar el grado de ajuste de las tasas de crecimiento radial del pino carrasco a la variabilidad climática inter e intraanual. Dicho de otro modo, delimitar los períodos de actividad y reposo del crecimiento en grosor del tronco y definir qué factores climáticos controlan la formación de los anillos de crecimiento. Los objetivos parciales que se plantean son: (i) Establecer el patrón temporal del crecimiento radial (períodos de crecimiento y reposo). (ii) Determinar el grado de ajuste del crecimiento radial de la especie a la variabilidad climática inter e intraanual a lo largo de los 10 años del seguimiento. (iii) Identificar los factores que determinan las tasas de crecimiento en grosor del tronco, sus efectos en las sus características anatómicas del anillo de crecimiento y, la periodicidad con la que dichos anillos se forman. Los resultados derivados de este seguimiento intensivo del crecimiento radial constituirán una base sólida para la interpretación de los resultados obtenidos en el estudio dendroclimático del pino carrasco en España, el cuál se basa en una red de cronologías del grosor de los anillos de crecimiento lo más extensa posible (temporal y espacialmente). Los objetivos en los que se desglosa este segundo propósito son los siguientes: (i) Establecer una red de localidades representativa del área de distribución de la especie, de los bioclimas en los que habita y del tipo de masas forestales que encontramos en España; y describir detalladamente el clima de cada una de ellas, sus peculiaridades y sus tendencias temporales. (ii) Caracterizar ecológicamente los bosques españoles de pino carrasco, mediante dos parámetros: Uno, la descripción de la estructura demográfica de edades y por tamaños y de las características actuales de las masas forestales (densidad, área basal, estructura espacial, etc.); y dos, la reconstrucción de su historia reciente (últimos 100 años) y obtención de su régimen de perturbaciones. (iii) Establecer las relaciones entre el crecimiento (series del grosor de los anillos) y las condiciones climáticas locales, y de su variación a lo largo del este de la Península e Islas Baleares, resaltando el grado de adecuación del crecimiento radial del pino carrasco al clima en las distintas regiones bioclimáticas en las que se halla. (iv) Analizar la variación espacial de los patrones de crecimiento radial de la especie en España y de su relación con el clima a escala regional; y valorar el grado en que dichas variaciones regionales pueden estar relacionadas con fenómenos de circulación atmosférica de escala global (teleconexiones climáticas). (v) Contrastar la estabilidad temporal de las relaciones crecimiento-clima a escala local y regional. La interpretación de los resultados obtenidos proporcionarán una visión global y precisa de la respuesta al cambio climático que pueden tener los bosques españoles de pino carrasco, la especie más importante en el paisaje español de baja altitud, no sólo por el área de territorio que ocupa sino por su importante función ecológica (ej. prevención de la erosión y perdida de suelo y recuperación del entorno natural después de perturbaciones, especialmente incendios)