Analysis of biologically active solar radiation impact on density of - PowerPoint PPT Presentation

Analysis of biologically active solar radiation impact on density of annual rings of conifers 1 Smirnov S. V., 2 Batranin A. V., 1 Bondarenko S. L., 2 Stuchebrov S. G. 1 Institute of Monitoring of Climatic and Ecological Systems SB RAS, Tomsk, Russia 2 National Research Tomsk Polytechnic University, Tomsk, Russia ENVIROMIS, 28 июня – 5 июля 2014 г ., Томск 1 1

Background Photosynthetically Active Radiation (PAR) 400–700 nm photosynthesis Ultraviolet (UV) Radiation 315–400 nm (UV- A ) photomorphogenesis 280–315 nm (UV- B ) influence on plant’s cells ENVIROMIS, 28 июня – 5 июля 2014 г ., Томск 2 2

Objective and Approach To analyze a biologically active UV radiation impact on wood density of annual rings of conifers using measuring data of solar irradiance and wood cores of a pine tree growing in the site of UV measurements ENVIROMIS, 28 июня – 5 июля 2014 г ., Томск 3 3

Instrument for PAR/UV The radiometer NILU-UV-6T # 04117 measures UV irradiances at 302, 312, 320, 340 and 380 nm (FWHM=10 nm), and photosynthetic active radiation (PAR) in 400-700 nm. A data processing software calculates the mean and maximum dose rates and integrated daily dose of UV-A (315-400 nm), UV-B (280-315 nm), PAR, С IE- and CLW- weighted irradiance. The software also provides cloud cover assessment and total ozone column. ENVIROMIS, 28 июня – 5 июля 2014 г ., Томск 4 4

Results of PAR Measurements T oms k, ¡radiometer ¡NIL U -­‑U V -­‑6T ¡# ¡04117 50 2 Integrated ¡daily ¡dos e ¡of ¡P AR , ¡E /m 40 30 20 10 0 2010 2006 2007 2008 2009 2011 2012 2013 Y ear ENVIROMIS, 28 июня – 5 июля 2014 г ., Томск 5 5

Results of UV-B Measurements T omsk, ¡radiometer ¡NIL U-­‑UV -­‑6T ¡# ¡04117 100 2 Integrated ¡daily ¡dos e ¡of ¡UV -­‑B , ¡kJ /m 80 60 40 20 0 2006 2008 2009 2010 2011 2007 2012 2013 Y ear ENVIROMIS, 28 июня – 5 июля 2014 г ., Томск 6

Pine’s Site and Wood Core ∅ 35 × 30 mm 110–115 cm N W E April 18, 2014 S ENVIROMIS, 28 июня – 5 июля 2014 г ., Томск 7

Instrument for Wood Density The X-ray microtomograph: dimension of matrix detector – 20 × 15 cm scan resolution – 5 to 100 µm scan time – 10–20 min error of measurements – 20 % 2 3 Calibration: 1 – wood core 1 2 – polycarbonate 3 – polypropylene 4 4 – water ENVIROMIS, 28 июня – 5 июля 2014 г ., Томск 8 8

Results of Wood Density Measurements 3-D scan of wood density 2-D scan of wood density ENVIROMIS, 28 июня – 5 июля 2014 г ., Томск 9

Results of Wood Density Processing Average wood density for 4 cores Average wood density after water and pitch corrections for 4 cores ENVIROMIS, 28 июня – 5 июля 2014 г ., Томск 10

Results of Correlation Analysis For north wood core 10-day average of U V -­‑B ¡10-­‑day ¡average ¡of ¡wood ¡dens ity 2007 2008 2 2009 2011 2012 2013 1 2010 Index 0 -1 0 200 400 600 Pixel R =0.41 (N=722) p<0.0001 ENVIROMIS, 28 июня – 5 июля 2014 г ., Томск 11

Results of Correlation Analysis For west wood core 10-day average of U V -­‑B ¡10-­‑day ¡average ¡of ¡wood ¡dens ity 2008 2009 2011 2007 2012 20 2010 2013 Index 0 -20 0 300 600 Pixel R=0.5 (N=789) p<0.0001 ENVIROMIS, 28 июня – 5 июля 2014 г ., Томск 12

Results of Correlation Analysis For south wood core 10-day average of U V -­‑B ¡10-­‑day ¡average ¡of ¡wood ¡dens ity 40 2011 2009 2007 2008 2010 2012 20 2013 Index 0 -20 Pixel 0 200 400 600 R =0.62 ¡(N =776) ¡p<0.0001 ENVIROMIS, 28 июня – 5 июля 2014 г ., Томск 13

Results of Correlation Analysis For east wood core 10-day average of U V -­‑B ¡10-­‑day ¡average ¡of ¡wood ¡dens ity 2 2011 2007 2008 2010 2012 2009 1 2013 Index 0 -1 Pixel 0 300 600 R =0.64 ¡(N=827) ¡р<0.0001 ENVIROMIS, 28 июня – 5 июля 2014 г ., Томск 14

Summary The correlation analysis of the measurement data has found a positive correlation at 0.4–0.6 with probability on 99-% level between 10-day average values of integrated daily dose of UV-B and spatial structure of wood density. The correlation is higher for south and east sides of a pine tree. The correlation between UV-A and wood density is also significant. The correlation between PAR and wood density is insignificant (?!). ENVIROMIS, 28 июня – 5 июля 2014 г ., Томск 15

Спасибо за внимание ! ENVIROMIS, 28 июня – 5 июля 2014 г ., Томск 16