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

▶

Sep 10, 2022 229 likes •407 views

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,

SLIDE 1

1 1

Analysis of biologically active solar radiation impact on density of annual rings of conifers

ENVIROMIS, 28 июня – 5 июля 2014 г., Томск

1Smirnov S. V., 2Batranin A. V., 1Bondarenko S. L., 2Stuchebrov S. G.

1Institute of Monitoring of Climatic and Ecological

Systems SB RAS, Tomsk, Russia

2National Research Tomsk Polytechnic University, Tomsk,

Russia

SLIDE 2

2 2

Background

ENVIROMIS, 28 июня – 5 июля 2014 г., Томск

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

SLIDE 3

3 3

Objective and Approach

ENVIROMIS, 28 июня – 5 июля 2014 г., Томск

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

f UV measurements

SLIDE 4

4 4

Instrument for PAR/UV

ENVIROMIS, 28 июня – 5 июля 2014 г., Томск

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, СIE- and CLW- weighted irradiance. The software also provides cloud cover assessment and total ozone column.

SLIDE 5

5 5

10 20 30 40 50

Integrated ¡daily ¡dos e ¡of ¡P AR , ¡E /m

T oms k, ¡radiometer ¡NIL U -‑U V -‑6T ¡# ¡04117

2013 2011 2012 2010 2009 2008 2007

Y ear

2006

ENVIROMIS, 28 июня – 5 июля 2014 г., Томск

Results of PAR Measurements

SLIDE 6

ENVIROMIS, 28 июня – 5 июля 2014 г., Томск

20 40 60 80 100

2013 2011 2012 2010 2009 2008 2007

T omsk, ¡radiometer ¡NIL U-‑UV -‑6T ¡# ¡04117 Integrated ¡daily ¡dos e ¡of ¡UV -‑B , ¡kJ /m

Y ear

2006

Results of UV-B Measurements

SLIDE 7

ENVIROMIS, 28 июня – 5 июля 2014 г., Томск

Pine’s Site and Wood Core

∅35×30 mm April 18, 2014 110–115 cm N E W S

SLIDE 8

8 8

ENVIROMIS, 28 июня – 5 июля 2014 г., Томск

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 % Calibration: 1 – wood core 2 – polycarbonate 3 – polypropylene 4 – water 1 2 3 4

SLIDE 9

ENVIROMIS, 28 июня – 5 июля 2014 г., Томск

Results of Wood Density Measurements

3-D scan of wood density 2-D scan of wood density

SLIDE 10

ENVIROMIS, 28 июня – 5 июля 2014 г., Томск

Results of Wood Density Processing

Average wood density for 4 cores Average wood density after water and pitch corrections for 4 cores

SLIDE 11

200 400 600

1 2

2013 2012 2011 2010 2009 2008 2007

R =0.41 (N=722) p<0.0001

Index

Pixel 10-day average of U V -‑B

¡10-‑day ¡average ¡of ¡wood ¡dens ity

For north wood core

ENVIROMIS, 28 июня – 5 июля 2014 г., Томск

Results of Correlation Analysis

SLIDE 12

300 600

10-day average of U V -‑B

¡10-‑day ¡average ¡of ¡wood ¡dens ity

2013 2012 2011 2010 2009 2008

R=0.5 (N=789) p<0.0001

Index

Pixel

2007

Results of Correlation Analysis

For west wood core

ENVIROMIS, 28 июня – 5 июля 2014 г., Томск

SLIDE 13

200 400 600

20 40

10-day average of U V -‑B

¡10-‑day ¡average ¡of ¡wood ¡dens ity R =0.62 ¡(N =776) ¡p<0.0001

Index Pixel

2013 2012 2011 2010 2009 2008 2007

ENVIROMIS, 28 июня – 5 июля 2014 г., Томск

Results of Correlation Analysis

For south wood core

SLIDE 14

300 600

1 2

10-day average of U V -‑B

¡10-‑day ¡average ¡of ¡wood ¡dens ity

2013 2012 2011 2010 2009 2008 2007

R =0.64 ¡(N=827) ¡р<0.0001

Index Pixel

Results of Correlation Analysis

For east wood core

ENVIROMIS, 28 июня – 5 июля 2014 г., Томск

SLIDE 15

The correlation analysis of the measurement data has found a positive correlation at 0.4–0.6 with probability

n 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

Summary

SLIDE 16

Analysis of biologically active solar radiation impact on density of annual rings of conifers

ENVIROMIS, 28 июня – 5 июля 2014 г., Томск

1Smirnov S. V., 2Batranin A. V., 1Bondarenko S. L., 2Stuchebrov S. G.

Systems SB RAS, Tomsk, Russia

Russia

Background

ENVIROMIS, 28 июня – 5 июля 2014 г., Томск

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

Objective and Approach

ENVIROMIS, 28 июня – 5 июля 2014 г., Томск

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

Instrument for PAR/UV

ENVIROMIS, 28 июня – 5 июля 2014 г., Томск

ENVIROMIS, 28 июня – 5 июля 2014 г., Томск

Results of PAR Measurements

ENVIROMIS, 28 июня – 5 июля 2014 г., Томск

Results of UV-B Measurements

ENVIROMIS, 28 июня – 5 июля 2014 г., Томск

Pine’s Site and Wood Core

∅35×30 mm April 18, 2014 110–115 cm N E W S

ENVIROMIS, 28 июня – 5 июля 2014 г., Томск

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 % Calibration: 1 – wood core 2 – polycarbonate 3 – polypropylene 4 – water 1 2 3 4

ENVIROMIS, 28 июня – 5 июля 2014 г., Томск

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

Results of Wood Density Processing

Average wood density for 4 cores Average wood density after water and pitch corrections for 4 cores

For north wood core

ENVIROMIS, 28 июня – 5 июля 2014 г., Томск

Results of Correlation Analysis

Results of Correlation Analysis

For west wood core

ENVIROMIS, 28 июня – 5 июля 2014 г., Томск

ENVIROMIS, 28 июня – 5 июля 2014 г., Томск

Results of Correlation Analysis

For south wood core

Results of Correlation Analysis

For east wood core

ENVIROMIS, 28 июня – 5 июля 2014 г., Томск

The correlation analysis of the measurement data has found a positive correlation at 0.4–0.6 with probability

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

Summary

ENVIROMIS, 28 июня – 5 июля 2014 г., Томск

Спасибо за внимание!