Tree-ring growth patterns and temperature reconstruction from Nohotfagus pumilio (fagaceae) forest at the upper tree line of southern Chilean Patagonia

Abstract

Nothofagus pumilio (Poepp. et Endl. Krasser) is a deciduous species that dominates the upper tree line of the Chilean and Argentinean Andes between 35º 36’ and 55º 31’ S. In this study we describe the development of 21 tree-ring width chronologies of N. pumilio across its southernmost range of distribution (51-55º S) in Chile, and analyze the relationship between N. pumilio tree-growth and climate. Ten of the tree-ring chronologies in our study, show an increasing trend and/or above average tree-ring growth since ca. 1960 to 1996, which coincides with the increase in temperatures shown by instrumental records from southern Patagonia. Another dominant pattern in tree-growth is a remarkable ca. 7-year cycle present in three of the study sites from Isla Navarino, the southernmost of our study areas (ca. 55° S). These two dominant tree-growth patterns, represent the main modes of variation of the N. pumilio tree-ring records in the southern Chilean Patagonia, accounting for 14 and 28 % of its total variance, respectively. Based on the positive correlation between tree growth and temperature in several of the study sites analyzed in this work, we developed a reconstruction of the Punta Arenas minimum annual temperatures from the seven tree-ring records with the highest correlation with temperature, covering the 1829-1996 period. The reconstruction shows that during most of the 19th century, minimum annual temperatures remained below-average and increased to values fluctuating around the mean during the 1900- 1960 period, followed by a clear trend with above-average values after 1963.

Nothofagus pumilio (Poepp. et Endl. Krasser) es una especie caducifolia que domina el límite arbóreo superior de los Andes de Chile y Argentina entre los 35º 36’ y 55º 31’ S. En este trabajo describimos el desarrollo de 21 cronologías de ancho de anillos de N. pumilio para su rango más austral de distribución (51-55º S) en Chile, así como el análisis de su relación con el clima. Diez de las cronologías de ancho de anillos estudiadas muestran una tendencia al incremento y/o crecimiento sobre el promedio a partir de aproximadamente 1960 hasta 1996, lo cual coincide con un incremento sostenido en las temperaturas mostrado por los registros instrumentales de la Patagonia austral. Otra característica particular del crecimiento de los árboles es un notable ciclo de cerca de 7 años presente en tres de los sitios de estudio en la Isla Navarino, el área de estudio más austral estudiada por nosotros (55° S). Estos dos patrones de crecimiento, representan los principales modos de variación de los registros de anillos de crecimiento de N. pumilio en la Patagonia austral de Chile, y explican respectivamente el 14 y 28 % de la varianza total. Sobre la base de la correlación positiva que se verifica entre el crecimiento arbóreo y la temperatura en varios de los sitios de estudio analizados en este trabajo, reconstruimos las variaciones de las temperaturas mínimas anuales de Punta Arenas para el período 1829-1996. La reconstrucción muestra que durante la mayor parte del siglo 19 las temperaturas mínimas anuales permanecieron por debajo del promedio, aumentando a valores que fluctuaron en torno a la media durante el período 1900-1960, seguido por una clara tendencia sobre la media para el período posterior a 1963.