Dendroclimatologiam facere, necesse est! Dendrokronológia és/vagy dendroklimatológia? 1

Átírás

1 KÁZMÉR MIKLÓS (szerk.): Környezettörténet 2 Hantken Kiadó Környezeti események a honfoglalástól napjainking történeti és természettudományi források tükrében Budapest, 2011 Dendroclimatologiam facere, necesse est! Dendrokronológia és/vagy dendroklimatológia? 1 GRYNAEUS András Magyar Dendrokronológiai Laboratórium 1021 Budapest, Széher út 76/a dendro@ludens.elte.hu A szisztematikus dendrokronológia kutatások megkezdése óta, lassan két évtizede, rendszeresen megfogalmazott igény a téma kutatóival szemben, hogy készítsenek végre egy olyan évgyűrűvastagság-adatsort, mely felhasználható a klímavizsgálatokhoz tavaszán elkészült az 1370 és 1994 között, az ország központi területén élő tölgyfák adatbázisa. Ez közel 120 adatsor felhasználásával készült el, folyamatosan bővül, és a keltezési munkában napi használatban alkalmazásra kerül. Ám klimatológiai alkalmazásának komoly korlátai vannak. Tanulmányomban ezeket a korlátokat szeretném bemutatni. 1. probléma: a fedettség mintaszám Amikor Boa Krisztina bejelentkezett a kötet alapját jelentő konferenciára az as aszályról készített előadásával, 2 azonnal felmerült a kérdés, ez az időjárási/klimatikus esemény hogyan jelentkezik az évgyűrűkben. Ha jobban megnézzük ezt esetet, akkor a klimatikai kutatások forrásának kívánt kronológia egyik fontos gondjával szembesülünk: Az adott esztendőből összesen 6 adattal rendelkezik a görbe. És ez még szerencsés évnek tekinthető, mert a környező évek adatoltsága még mostohább 3 : 1 A tanulmány megjelenését az OTKA K67583 sz projektje támogatta. 2 Boa Krisztina: Az évi aszály Magyarországon. In: Kázmér, M. (szerk): Környezettörténet 2010 Konferencia. Ált. Földtani Szemle Könyvtára, pp A kutatók egy része 5 minta átlagát tekinti a minimumnak bármilyen következtetés levonásához, vagy átlag számításához, mert ilyen alacsony mintaszámnál nem stabil a (folytatás a következő oldalon)

2 186 Környezettörténet 2 év mintaszám év mintaszám Az ok egyértelmű: ez az időszak a kronológiai célú kutatás számára közömbös, mert emlékei már nem tekintődnek sem régészeti emlékeknek, sem műemléknek fiatal koruk miatt Így előkerülésük, vizsgálatuk teljesen esetleges. Ezek az évek a kronológia készítésekor csak addig és annyira kerültek a figyelem középpontjába, amíg a megelőző, műemlékek által reprezentált, és így kutatható korszakot összekapcsolja a recens, frissen kivágott fák adataival. Amint ez a kapcsolat létrejött, nem volt több érdemi motiváció a kutatására. Így az említett kérdésre adott válasz ( semennyire ) erőteljesen megkérdőjelezhető megbízhatóság, reprezentativitás szempontjából 4. Ha megnézzük az egész 600 éves adatsor fedettségét több ilyen megbízhatatlan szakaszt találhatunk rajta. Az első nagy lyuk az említett késő-újkori időszak. Az ezt megelőző, és barokkklasszicista stílusú műemlékekkel reprezentált kb. 150 éves korszak rendelkezik kellő számú adattal, és az adatok célzott kutatásokkal bővíthetők, csak a kronológus motivációja hiányzik hozzá. Ugyanis e korszak értékes (mű)emlékeinek története általában jól ismert, adatolt, így nincs szükség a dendrokronológiára. Ugyanakkor Kern Zoltán Balaton-felvidéki kutatásai 5 ékesen bizonyítják, hogy aki keres az talál, és kronológia. Bővebben lásd: Jan Esper, Edward R. Cook, Paul J. Krusic, Kennerth Peters: Tests of the RCS method for preserving low-frequency variability in long tree-ring chronologies. Tree-Ring Research, 59 (2), 2003, Természetesen vannak matematikai megoldások, e probléma kiküszöbölésére is, de egyértelmű, hogy az ideális megoldás a magas mintaszám lenne. Az éghajlati rekonstrukció készítése estén alkalmazott korrekcióhoz lásd: Frank, D., Esper, J. and Cook, E.R., 2007: Adjustment for proxy number and coherence in a large-scale temperature reconstruction. Geophys Res Lett 34, L16709 doi: /2007gl és Osborn, T. J., Briffa, K.R. and Jones, P.D., 1997: Adjusting variance for sample-size in tree-ring chronologies and other regional-mean time-series. Dendrochronologia 15, Az ezzel kapcsolatos legfontosabb közlemények: Zoltán Kern András Grynaeus András Morgós: Reconstructed precipitation for southern Bakony Mountains (Transdanubia, Hungary) back to 1746 AD based on ring widths of oak trees. Időjárás 113/4 (2009) ; Kern, Z. (2009) Balaton-felvidéki tölgyek évgyűrűszélességének kapcsolata a Balaton (folytatás a következő oldalon)

3 GRYNAEUS A.: Dendrokronológia és/vagy dendroklimatológia 187 lehet bőven kutatási anyagra bukkanni. Sőt ezek okozhatnak meglepetéseket is, mert a vigántpetendi templom egységes tetőszerkezetéről kiderült, hogy egységesen másodlagos felhasználású anyagból készült, az örvényesi vízimalom esetében pedig két építési és ráadásul eltérő fabeszerzési helyű periódussal találkoztunk. A recens tölgykronológia fedettsége április adatszám évek A második nagy lyuk az éghajlattörténet kutatói számára leginkább izgalmas as évekre esik. Régész szemmel e sajátosság érthető: a középkori építmények ekkor az ország három része szakadt állapota miatt inkább pusztultak mint épültek. Az új dolgok főleg katonai célúak, így kőből vagy földből álltak. Bár vannak üdítő kivételek is, mint pl. a zalaegerszegi palánkvár cölöpei. A hazánkban ideiglenesen állomásozó török csapatok által épített, nem túl nagy számú épület pedig legtöbbször hevenyészve, trehány fafelhasználással épült. Belépve a középkor időszakába és a klasszikus régészeti korszakokba feltárástechnikai problémákkal szembesül az ember: tervszerű kutatás helyett néhány kivételtől eltekintve lényegében csak leletmentés folyik hazánkban, így a famaradványok előkerülése is esetleges. Az esetlegességen túli nagy gond a régész és a mögötte álló intézményrendszer meggyőzése a teljes körű vizsgálat szükségszerűségéről, mert sokan egy-egy leletegyüttes reprezentatív elemzését igénylik csak ezzel az éghajlattörténeti kutatásokat fosztva meg adatoktól. Friss példa: a Hévizet elkerülő útépítés kapcsán 3 avar kori kút került elő, 70 vízszintingadozásával. In: Kázmér M. (szerk.): Környezettörténet, Hantken kiadó, Budapest, pp ; Kern Z. (2007) Évgyűrűvizsgálatok a Balaton-felvidéken és a Déli-Bakonyban. In: Gömöri J. (szerk.): Az erdő és a fa régészete és néprajza, Sopron, pp

4 188 Környezettörténet 2 famaradvánnyal. A régész rábeszélhető volt a teljes körű elemzésre. Az intézményi hátteret jelentő szolgálat csupán 30-at engedélyezett A szerződésbe pedig végül csak 27-et írt bele Ez esetben sikerült kompromisszumot kiharcolni. A váci mélygarázs építése révén megtalált középkori faház és újkori kutak esetében a tudomány vesztett, és a felesleges fák, a klímaadatbázis, szemétre kerültek Röviden: végiggondolandó, hogy mekkora az a mintaszám, ami szükséges ahhoz, hogy reprezentatívnak tekintsük az évgyűrűkben megőrződött adatokat? És ezt az elvi döntésünket összhangba kell hoznunk a realitásokkal, ami jelentheti azt, hogy az adatok ellenére nem végezhető érdemi klimatológiai vizsgálat. 2. probléma: honnan származik a fa? A kronológiaépítés alapkérdése, hogy mekkora területet próbálunk lefedni egy adatsorral? Nem kívánok most kitérni arra a sokat emlegetett kérdésre, hogy a Kárpátmedence jelenleg észlelt és mérhető zónázottsága, dendrokronológiai szempontból is mozaikosnak tekinthető jellege mennyire vetíthető vissza a múltba 6. Csupán azt vetem fel, hogy egy, a datálási kutatás esetén használt átlagolás, mennyire használható egy klimatológiai kérdésfeltevés során? Ugyanis azt a távolságot, amelyen belül álló fák adatait egybevetjük, átlagoljuk, a gyakorlatban befolyásolhatja a problémafeltevés, illetve kérdés-megfogalmazás. Ha most kivágunk 10 tölgyfát körben az ország határán, és átlagoljuk az évgyűrűvastagságaikat, akkor egy olyan adatsort kapunk, ami gyönyörűen őrzi a globális éghajlati folyamatok hatását és nagyszerűen összevethető a hasonló európai adatokkal (lényegében ezt tette nem olyan régen Morgós András és Burckhard Schmidt kolléga közös munkájukban 7 ). Viszont a helyi sajátságok, kis különbségek ezzel teljesen elmosódnak. Holott a régészeti célú kutatás számára ezek fontosak, sőt ezek a lényegesebbek. Mert egy régészt, történészt érdekli az a különbség, hogy az örvényesi vízimalom szerkezetének elemei a térségből valók, míg a pár év különbséggel épült épület gerendái távolabbi területen nőttek Azaz, ha kronológiai célból nyert adatokat akarunk klimatológiai kutatásokra felhasználni, akkor oda kell 6 A kérdésről bővebben lásd: Grynaeus, András: A magyarországi dendrokronológiai kutatás eredményei és új kérdései. In: F. Romhányi Beatrix - Grynaeus András - Magyar Károly - Végh András szerk.: "Es tu scholaris". Ünnepi tanulmányok Kubinyi András 75. születésnapjára. Budapest 2004, ; Grynaeus András: Dendrokronológiai kutatások Magyarországon a Magyar Dendrokronológiai Laboratórium tevékenysége. In: Kázmér Miklós szerk.: Környezettörténet. Az elmúlt 500 év környezeti eseményei történeti és természettudományi források tükrében. Budapest, 2009, Morgós András: Faanyagok kormeghatározása a dendrokronológia magyarországi helyzete. In: Gömöri János szerk: Az erdő és a fa régészete és néprajza (kézművesipar-történeti megközelítésben) Sopron

5 GRYNAEUS A.: Dendrokronológia és/vagy dendroklimatológia 189 figyelnünk, hogy kérdésfeltevésünk globális vagy lokális vizsgálatot kíván-e, és ezt a szemléleti különbséget, sajátosságot kezelni kell, amihez létezik megfelelő matematika, technikai apparátus. A módszerek a klasszikus külföldi szakirodalmon túl részletesen megismerhetők hazai tanulmányokból is 8. Ugyanakkor az általam megvizsgált, régészeti környezetből előkerült anyagban van két olyan lelőhely, amely egy helyről nagyszámú adattal rendelkezik. Ráadásul éppen a nagy izgalmat kiváltó időszakból: az évre pontosan 1732-re keltezhető szihalmi újkori kútból közel 20 minta adatával rendelkezünk, a szintén évre pontosan 1572-re keltezett Rudas-fürdő esetében 13 adatsort építettünk be a kronológiába, de a 328 megtalált cölöp közül közel 150-ből sikerült egy-egy szeletet megmenteni és eltenni a későbbi kutatások számára. 3. probléma: milyen hosszú az adatsor? És ezzel már el is érkeztünk a harmadik problémához: mekkora, azaz milyen hosszú adatsorra van szükségünk érdemi klimatológiai kutatásokhoz? A Rudas fürdő esetében 70 lokalizált mintát fűrészeltünk ki 9. De ezek közel fele kevesebb mint 50 évgyűrűt tartalmazott, mert anno a török építők válogatás nélkül felhasználták egy adott erdőrész összes fáját Ez a régészeti célú kutatásban sajnálatos, és sok felesleges munkát eredményezett, de a maradék, szerencsés eset lévén, sőt sok esetben a csupán 40 éves adatsorok is keltezhetők voltak, így a régészeti célt elértük. A 13 tisztességes hosszúsággal rendelkező adatsort a kronológiába is be lehetett építeni. Viszont ha ezeket a mintákat egy klimatológiai vizsgálat céljára akarjuk igénybe venni, akkor ez első kb. 20 év adatát, az ún. juvenilis fát figyelmen kívül kell hagynunk, mert ekkor a fa, ugyanúgy mint egy kamasz gyerek nem a nagykönyvben megírtak szerint viselkedik. Így viszont alig marad vizsgálható adatunk 10 8 Kern Zoltán: Évgyűrűvizsgálatok a Déli-Bakonyban és a Balaton-felvidéken. In: Gömöri János szerk: Az erdő és a fa régészete és néprajza (kézművesipar-történeti megközelítésben) Sopron , Zoltán Kern András Grynaeus András Morgós: Reconstructed precipitation for southern Bakony Mountains (Transdanubia, Hungary) back to 1746 AD based on ring widths of oak trees. Időjárás 113/4 (2009) , Schweingruber, Fritz Hans: Der Jahrring. (Standort, Methodik, Zeit und Klima in der Dendrochronologie) Bern-Stuttgart, 1983., Schweingruber, F. H.: Tree Rings and Environment Dendroecology. Berne, Erről részletesen lásd: Papp Adrienn Grynaeus András: Budapest török fürdőinek kormeghatározása. Budapest Régiségei (megjelenés alatt) 10 Természetesen nem okvetlenül kell elhagyni ezeket a korai éveket. Megfelelő matematikai eljárás alkalmazásával (standardizációval) ezt a szakaszt is lehet használni. De ha rövid a minta akkor az a baj, hogy a hagyományos standardizációval kb. az átlagos mintahossz 1/3-ának megfelelő hosszúságú ingadozásokat, rendellenes szakaszokat lehet megőrizni. Így ha az átlagos mintahossz 300 év akkor még 100 éves ingadozásokat is meg lehet őrizni, de ha csak 60 év az átlagos mintahossz, akkor csak kb. 20 éves ingadozások maradnak meg. Erről lásd Cook, (folytatás a következő oldalon)

6 190 Környezettörténet 2 Ez a példa jelzi, hogy lényeges szemléleti különbség is van a két kutatási irány között: a dendrokronológus számára a legkülső évgyűrűk a fontosak igazán, mert ezek segítségével tud évre pontosan (vagy akár ennél részletesebben is) keltezni. A fákból ezen felül kiolvasható információk (a felhasznált faanyag átlagos kora, a faállomány minősége, életkörülményei, esetleges extrémitásai) csupán habot jelentenek a tortán, és a keltezéshez adott ráadást képezik. Ezzel szemben egy klimatológiai célú elemzéskor az egész adatsor egyaránt érdekes, hisz mindegyik év és adat szem a láncban. Ezen felül szembe kell néznünk azzal a ténnyel is, hogy eleink sokszor nem válogatták meg a faanyagot és sérült, szabálytalan növekedésű, gagyi faanyagot is cölöppé alakítottak. Ez az, amitől a klimatológus sírógörcsöt kap, a kronológus pedig a könnyei letörlése után megpróbálja keltezni a sérülést Sajnos az egykor építkezők saját szempontjaik vagy lehetőségeik alapján válogatták ki a felhasznált fákat, és nem gondoltak a mi tudományos igényeinkre. Magyarul az elmúlt két évtized során megvizsgált 300 lelőhely faanyagának töredéke alkalmas klimatológiai elemzésre, és tegyük hozzá, sok esetben a kronológiába való beépítésre sem jók (ezért került be a kronológiába csak 120 adatsor a közel 900-ból) További befolyásoló tényező a kérdésfeltevés maga: mire is vagyunk kíváncsiak? Egy időjárási esemény fákra környezetre gyakorolt hatását kívánjuk elemezni, vagy klimatikai kérdéseket? Ugyanis, ha egy időjárási jelenségre fókuszálunk, rövid adatsor is elég az eredményhez. Ha azt kérdezzük, Boa Krisztina kutatását megint állatorvosi lóként használva, hogy az 1862-es aszályra hogyan reagáltak a fák, a növényzet, a környezet, akkor rövid adatsorokat is használhatunk, ha azok tartalmazzák a kérdéses periódust. Sőt a juvenális fát tartalmazó évgyűrűszakaszok is fontosak lehetnek, mert van értelme úgy kérdezni, hogy erre az extrém időjárásra hogyan reagálnak a fiatal és az öreg fák? Tanulságos lehet, hogy van-e különbség a reakciójuk között. Ha viszont azt kérdezzük, hogy ez az extrém év hogyan illeszkedik bele a korszak éghajlatváltozási folyamataiba, akkor hosszú, minimálisan éves szakaszt kell vizsgálnunk. Az olyan tanulmányok, melyek klimatörténeti kérdéseket próbálnak megválaszolni év adatai alapján, jogosan csalnak mosolyt a szakemberek ajkára. E.R., Briffa, K.R., Meko, D.M., Graybill, D.A. and Funkhouser, G., 1995: The segment length curse in long tree-ring chronology development for paleoclimatic studies. Holocene 5, Születtek újabb standardizációs megközelítések is, amelyek alkalmazásával elvileg kb. 50 évet lefedő adatsorok használatával is meg lehet őrizni az évszázados ingadozásokat is (lásd Wilson, R.J.S., Esper, J. and Luckman, B.H., 2004: Utilising historical tree-ring data for dendroclimatology: a case study from the Bavarian Forest, Germany. Dendrochronologia 21, ) de ezeknek az eljárásoknak egy nagyságrenddel nagyobb a mintaigénye, azaz legalább 100 minta kell az alkalmazásukhoz!

7 GRYNAEUS A.: Dendrokronológia és/vagy dendroklimatológia probléma az általánosítás A negyedik probléma kapcsolódik a lokalitás kérdéséhez. Egyes területek adatai, megfigyelései mennyire általánosíthatók? Az említett alföldi aszály mennyire kell, hogy kimutatható legyen a Balaton vidékén, vagy az Északi-középhegységben? Erre a kérdésre akkor tudunk majd érdemi és megalapozott választ adni, ha egy időpontra fókuszálva, az ország több területén végzünk érdemi vizsgálatot. De ettől jelenleg igencsak messze vagyunk, mert Kern Zoltán szisztematikus kutatásai, Horváth Emil 11 és Morgós András 12 eseti vizsgálatai és az általam végzett szintén szisztematikus elemzések még első közelítésnek is csak nagy adag jóindulattal tekinthetőek. Érdemes lenne viszont ilyen jellegű célzott kutatásokat csinálni Egy elgondolkoztató adalékkal szolgálnék ehhez a problémához: sokszor felmerült kérdésként a külföldi adatsorok datálási célú használhatósága hazai mintaanyag elemzésekor. Kísérletként összehasonlítottam a Magyarország központi területére érvényes adatsort a Bécsi-medence adatsorával, illetve a máramarosi terület adataival 13. Az eredmény elgondolkoztató: csak néhány olyan periódus van, ahol az adatsorok érdemben egyeznek, annak ellenére, hogy az egészük, a sok százéves periódus jól összehasonlítható egymással. A magyar tölgykronológia és vele átfedésben a bécsi-medencére érvényes kronológiával 11 Horváth Emil: Az évgyűrűs kormeghatározás hidrológiai vonatkozásai. Hidrológiai Közlöny 84/2 (2004) Morgós idézett műve. 13 Grynaeus András: Recent Results of Dendrochronology in Hungary. Poszter az Eurodendro 2008 (Hallstadt, május 28 - június 1.) konferencián

8 192 Környezettörténet 2 A magyar tölgykronológia és vele átfedésben a máramarosi kornológiűval Nyilván szerepet játszik ebben az adott periódus mintaszáma mindegyik adatsor esetében, de ez csak egy tényező a sok közül. E miatt is én sokkal inkább a lokális kutatásokat helyezném előtérbe, amelyre a korábban említett Balaton környéki kutatások jelentenek igen szemléletes példát. 5. Mitől függ egy fa növekedése? És ezen a ponton térnék rá az utolsó problémára, amelyhez kronológusként a legkevesebb a közöm: mitől is függ egy fa növekedése? Mely tényező határozza meg leginkább a fák növekedését? Az elmúlt másfél évtizedben hihetetlenül kiterebélyesedett dendroklimatológiai kutatást szemlélve az ember több lényeges megfigyelést tehet, ami óva inti a hazai kutatókat: a fafaj megválasztása döntő kérdés. És ezen a téren sajátos hazánk helyzete: az újkor előtt épületfaként szinte kizárólag tölgyeket használtak, így ez a faanyag áll nagy számban a rendelkezésünkre. Az újkorban viszont jelentős váltás következett be: eleink áttértek az olcsóbb és könnyebb fenyőfélék alkalmazására. A két faanyag klimatikus érzékenysége eltérő, így nagyon nehéz feladat ugyanazt a klímaszignált kimutatni bennük. Ráadásul eleink anyagváltása épp azt a éves periódust töri derékba, amit érdemes lenne elsőként elemeznünk: a kis jégkorszak időszakát Ha megnézzük a sikeres éghajlattörténeti kutatásokat, akkor ezek jelentős része magashegyi forrásanyagra támaszkodik. Nem véletlenül. A magashegyi környezetben általában egy és csakis egy tényezőtől függ szélsőségesen a fák növekedése, így könnyű,

9 GRYNAEUS A.: Dendrokronológia és/vagy dendroklimatológia 193 könnyebb, megtalálni ezt a tényezőt, és ezt klímaszignállá konvertálni 14. Hazánk területén jelenleg nincs magashegység A középhegységi, vagy ennél alacsonyabb környezetben élő fák növekedése és ennek befolyásolása soktényezős folyamat. A lassan egy évtizede elhunyt, és a hazai dendrokronológiai kutatásban úttörő munkát végző Babos Károly kutatásaiból tudjuk, hogy a csapadék és a hőmérséklet csak 20-20%-ban befolyásolja az adott, általa vizsgált, faállomány növekedését 15. Hogyan tudjuk ezeket a 20%-os hatásokat egymástól szétválasztani? Dunántúliközéphegység tölgy állományain végzett összahasonlító vizsgálatok kimutatták, hogy egy szűk régión belül is jelentős eltérések lehetnek a hatások erőssége között 16 És ez azért is súlyos probléma, mert a kis-jégkorszak időszakát kutató szakemberek szerint csak pár foknyi volt a hőmérsékletváltozás, és ez nem elegendő ahhoz, hogy a hőmérséklet minden más tényezőt elnyomva, meghatározó tényezővé váljon! * * * A régi latin mondás szerint navigare necesse est. Ezt kissé átalakítva azt mondhatnánk, hogy dendroclimatologiam facere, necesse est, de igen nagy fába vágják a fejszéjüket a téma hazai kutatói. Míg ők kivágják ezt a nagy fát, addig én dendrokronológusként továbbra is kifűrészelgetem a mintácskáimat a régi gerendákból, cölöpökből. De ezek között néha akadnak majd olyanok is, amelyeket közösen is tudunk használni 14 Hazai vonatkozású kutatásokat kiragadva: Kern Z.; Popa, I. (2007) Kései fagyok nyomai cirbolyafenyők évgyűrűiben a Kelemen-havasok erdőhatár övezetében, 1750 és 2004 között. Erdő és Klíma V. pp , Popa, I.; Kern, Z. (2007) Efectul extremelor climatice asupra proceselor de creştere în pădurea de limită din Munţii Călimani. Revista Padurilor 122/2 pp Kern Z.; Popa, I. (2008) Changes of frost damage and treeline advance for Swiss stone pine in the Calimani Mts. (Eastern Carpathians, Romania). Acta Silvatica & Lignaria Hungarica 4. pp , Popa, I; Kern, Z. (2009) Long-term summer temperature reconstruction inferred from tree-ring records from the Eastern Carpathians. Climate Dynamics 32. pp Babos Károly: A csertölgy és néhány más fafaj évgyűrűszélessége és az éves csapadék összefüggésvizsgálata. Botanikai Közlemények 1984 (71) E témakör legfrissebb eredményeit Szabados Ildikó foglalta össze: Szabados I. 2007: Időjárási fluktuáció hatása a produkcióra dendrokronológiai kutatások alapján. In: Mátyás Cs. Vig P. (szerk.): Erdő és Klíma 5. - Sopron, pp Dávid Szilvia Kern Zoltán: Keleti-bakonyi és gerecsei tölgyek dendrokronológiai és dendroökológiai vizsgálata. In: Gömöri János szerk: Az erdő és a fa régészete és néprajza (kézművesipar-történeti megközelítésben) Sopron