樹輪年代學,又稱樹木年輪學樹輪學(英語:Dendrochronology[1])是一種通過對樹木年輪進行科學分析而測定年代的方法。這門學科是20世紀上半葉由亞利桑那大學教授,樹輪研究實驗室的創辦人A. E. 道格拉斯英語A. E. Douglass發展起來的。在考古學美術史樹木氣候學英語Dendroclimatology領域有重要應用價值。

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樹輪取樣和計數工具

樹輪年代學用於確定樣本的精確年代,特別常用於確定因為年代較近,用放射性測年僅能給出大致時段,無法確定精確年代的樣本。然而,為了精確給出一棵死亡樹木的年代,需要獲得包含樹木外沿的完整樣本——大多數經過加工的木板無法滿足這樣的要求。這種方法還能用來確定某些事件發生的時間或環境變化速率(大多數時候與氣候變化有關),或者確定考古發掘的木材、工藝品或建築的年代,比如古代版畫的年代。這種方法也用於檢查放射性測年的數據,以校準碳同位素測年的精度。[2]

上新生的細胞會在靠近樹皮處形成一層。一棵樹的生長速率會因為當年的氣候變化而發生有規律的變化,在樹幹上生成可見的生長輪。樹幹的每一輪都標誌着一個樹木經過了一個完整的季節周期或者一年的變化。[3] 直到2020年,準確的北半球樹木年輪數據已經回溯至13,910年之前。[4]目前還有一種較新的測年方法,利用每一個年輪的氧同位素之變化來測年。這種方法稱為「同位素樹木年輪法」(isotope dendrochronology),可以用於測定因為年輪太少或過於相似,不適於使用傳統樹木年輪法測定的樣本。[5]

歷史

希臘植物學家泰奧弗拉斯托斯首次提出樹木具有輪線。[6][7]達芬奇 (1452–1519)在《繪畫論》中則第一次指出樹木的輪線乃是年輪,其厚度有樹木發生的條件決定。[8]1737年,法國博物家Henri-Louis Duhamel du Monceau布豐考察了生長條件與樹木年輪形狀之關係。[9]他們發現,1709的嚴冬造成了獨特的深色樹輪,成為後來歐洲諸多自然學家的參考數據。[10]在美國,Alexander Catlin Twining (1801–1884)在1933年提出,樹木年輪的模式可以用來同步各種樹木的年代,因此可以用於重建整個地區從前的氣候條件。[11]英國博物學家查爾斯·巴貝奇(Charles Babbage)提出,可以使用樹木年輪學來定年泥碳沼中殘餘的樹木甚至地層(1835, 1838)。[12]

19世紀後半葉,關於樹輪的科學研究與樹木年輪學的應用逐漸多了起來。1859年,德國-美國裔的土地測量員Jacob Kuechler (1823–1893) 使用交叉定年法檢查了橡樹 (Quercus stellata)的年輪,試圖以此分析西得克薩斯州的氣候。[13]1866年,德國植物學家、昆蟲學家和森林學家Julius Ratzeburg (1801–1871)觀察到樹木年輪可能受到昆蟲侵害的影響。[14]到了1882年,這一觀察就已經寫入了森林學教科書。[15]1870年代,荷蘭天文學家雅各布斯·卡普坦 (1851–1922) 使用交叉定年法重建了荷蘭和德國的氣候。1881年,瑞士-奧地利森林學家Arthur von Seckendorff-Gudent (1845–1886)也開始使用交叉定年法。[16]從1869到1901年,德國森林病理學教授Robert Hartig (1839–1901)撰寫了一系列論文,討論樹木年輪的解剖學和生態學問題。[17]1892年,俄國物理學家Fedor Nikiforovich Shvedov (Фёдор Никифорович Шведов; 1841–1905) 寫到,他已經使用樹木年輪預測了1882至1891年期間的乾旱。[18]

20世紀初,天文學家A. E. Douglass亞利桑那大學創建了樹木年輪研究所。Douglass希望更好地理解太陽黑子活動與周期對地球氣候的影響,而氣候的變化則進一步記錄在樹木年輪之中(換句話說,太陽黑子 → 氣候 → 樹輪)。

注釋

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