chương viii. giẢi thÍch ĐỊnh cỠ, khÔi phỤc vÀ kiỂm tra khÍ hẬu

04/22/23 PGS. TS. Ng. Van Them 1

Chương VIII. GIẢI THÍCH ĐỊNH CỠ, KHÔI PHỤC VÀ KIỂM TRA KHÍ HẬU

8.1. GIỚI THIỆU Mối quan hệ giữa biến động của bề rộng

vòng năm với những yếu tố khí hậu có thể được mô tả bằng nhiều cách khác nhau:

Tính hệ số tương quanTính hệ số tương đồngPhân tích tương quan - hồi quyPhân tích phương sai thành phần…



Biến động khí hậu có thể xác định dựa trên biến động vòng năm trên thân cây gỗ bằng thủ tục hàm chuyển đổi.

Sau đó sử dụng hàm chuyển đổi để suy diễn biến động khí hậu quá khứ.



Trong chương 7, chúng ta đã xem xét hai vấn đề chính:

(1)Hàm phản hồi đa biến dùng để mô tả phản hồi của bề rộng vòng năm với biến động khí hậu.

(2)Hàm chuyển đổi đa biến dùng để chuyển bề rộng vòng năm thành những ước lượng khí hậu.



Chương 8 giới thiệu 5 vấn đề sau đây:1. Một số hàm phản hồi;2. Phân tích những điểm mạnh và điểm yếu của

hàm phản hồi;3. Ý nghĩa của năng lực hàm phản hồi;4. Đánh giá ảnh hưởng của khí hậu đến tăng

trưởng;5. Cách thức khôi phục và kiểm tra khí hậu.



8.2. NHỮNG HÀM PHẢN HỒI8.2.1. Những ví dụ về các hàm phản hồi Mối quan hệ giữa tăng trưởng với các yếu

tố khí hậu có thể được mô tả bằng nhiều hàm phản hồi khác nhau.



Tính đa dạng của các hàm phản hồi là tùy thuộc vào việc chọn lựa những biến khí hậu ở những khoảng thời gian khác nhau trong năm.

Nếu chọn các khoảng thời gian khác nhau, thì mô hình phản hồi sẽ nhận các kết qủa khác nhau.



Những ví dụ về mô hình phản hồi(1) Khi nghiên cứu tăng trưởng của cây gỗ trên

lập địa khô hạn, Glock (1950) đã chọn những biến khí hậu của những tháng sau đây:

tháng 4 – 8; tháng 11 năm trước đến tháng 5 năm sau; tháng 2 – 5 & 2 - 8, tháng 3 – 4 & tháng 3 - 6, tháng 3 – 7, tháng 5 - 7, tháng 5 - 8…



(2) Fritts (1969) đã nghiên cứu quan hệ giữa tăng trưởng với các yếu tố lượng mưa và nhiệt độ của từng tháng trong năm và tập hợp các tháng 7 - 11, tháng 12 - 3 năm sau, tháng 4 - 6…



Khi nghiên cứu quan hệ giữa tăng trưởng của loài thông ba lá (Pinus keysia) với một số yếu tố khí hậu ở Đà Lạt, Phạm Trọng Nhân và Nguyễn Văn Thêm (2002) đã chọn những biến khí hậu như nhiệt độ, lượng mưa, số giờ nắng, độ ẩm không khí, gió…của 12 tháng trong năm.



8.2.2. Giải thích các hàm phản hồi Một câu hỏi đặt ra là hàm phản hồi cung

cấp cho chúng ta những thông tin gì? Trả lời Trước hết, những hàm phản hồi cho biết

rõ những yếu tố môi trường nào có ảnh hưởng rõ rệt đến tăng trưởng của cây gỗ.



Những hàm phản hồi không cho biết rõ nguyên nhân của mối quan hệ nhân quả giữa tăng trưởng của cây gỗ với khí hậu.



Thứ hai, thông qua những thành phần của hàm phản hồi, chúng ta có thể biết được chiều hướng và mức độ ảnh hưởng tương đối của mỗi yếu tố khí hậu đến tăng trưởng của cây gỗ.



Một số ví dụ(1) Phân tích mối quan hệ giữa tăng trưởng

với nhiệt độ có thể thấy, nhiệt độ mùa hè có ảnh hưởng đến tăng trưởng của cây gỗ mọc ở những địa hình cao hoặc vĩ độ cao, đặc biệt ở sườn bắc và nơi có khí hậu lạnh.



Nguyên nhân là vì, nhiệt độ thấp làm giảm hô hấp và quang hợp.

Đến lượt mình, hai quá trình này lại có ảnh hưởng đến bề rộng vòng năm.



(2) Bề rộng vòng năm của những cây gỗ mọc ở nơi bán ẩm thường có quan hệ chặt chẽ với nhiệt độ trung bình tháng.

Nguyên nhân Nhiệt độ làm thay đổi tốc độ bốc hơi nước tổng

số. Đến lượt mình, sự thiếu hụt nước làm cho các quá trình sống của cây bị rối loạn.

Do đó, nhiệt độ có ảnh hưởng gián tiếp đến bề rộng vòng năm.



(3) Biến động lượng mưa hàng tháng cũng có quan hệ chặt chẽ với bề rộng vòng năm của những cây gỗ mọc ở vùng bán ẩm.

Nguyên nhân: Khi mưa lớn, nước xâm nhập vào đất nhiều sẽ dẫn đến sự hoà loãng các chất khoáng, làm giảm hàm lượng ôxy và nhiệt độ đất. Kết quả cũng ảnh hưởng đến tăng trưởng của cây gỗ.

Ở đây lượng mưa chỉ là nhân tố ảnh hưởng gián tiếp đến tăng trưởng của cây gỗ, còn sự thiếu hụt ôxy là nhân tố ảnh hưởng trực tiếp đến tăng trưởng của cây gỗ.



(4) Những yếu tố khí hậu cũng có quan hệ chặt chẽ với nhau.

Chẳng hạn:Lượng mưa cao kéo theo trời nhiều mây. Đến

lượt mình mây nhiều làm giảm cường độ ánh sáng và nhiệt độ.



Nắng nhiều làm tăng nhiệt độ đất và không khí; kết quả làm tăng quá trình bốc hơi nước tổng số. Đến lượt mình, sự thiếu hụt nước lại có ảnh hưởng đến tăng trưởng của cây gỗ.

Ở đây nhiệt độ đất và không khí là những nhân tố ảnh hưởng gián tiếp đến tăng trưởng của cây gỗ, còn sự thiếu hụt nước là nhân tố ảnh hưởng trực tiếp.



Chiều hướng ảnh hưởng của những yếu tố khí hậu đến tăng trưởng của cây gỗ có thể được làm rõ thông qua phân tích dấu của các hệ số của hàm phản hồi.



Những lưu ýDấu của các hệ số của hàm phản hồi thay đổi

tùy thuộc vào các biến khí hậu và sự xuất hiện của chúng trong năm.

Phản ứng của các loài cây gỗ đối với các yếu tố khí hậu không giống nhau.

Ngay trong cùng một loài cây gỗ, những cây mọc ở những vị trí khác nhau trong cùng lập địa cũng có phản ứng không giống nhau với các yếu tố môi trường.



Vì thế, khi phân tích ảnh hưởng của khí hậu đến tăng trưởng của cây gỗ, nhà nghiên cứu cần phải chú ý không chỉ đến việc chọn những biến khí hậu và thời gian chúng xuất biện, mà còn cả loài cây gỗ và vị trí sống của chúng.



Mức độ ảnh hưởng (hay vai trò) của những yếu tố khí hậu được nhận biết thông qua hệ số tương quan hay hệ số xác định đa biến (R2).

Mức độ ảnh hưởng tương đối của từng yếu tố khí hậu được xác định thông qua hệ số tương quan riêng phần và hệ số tương quan từng phần.



8.3. NHỮNG ĐIỂM MẠNH VÀ ĐIỂM YẾU CỦA HÀM PHẢN HỒI

Điểm mạnhPhân tích hàm phản hồi là một công cụ hữu ích

để xác định mối quan hệ giữa bề rộng vòng năm trên thân cây gỗ với các yếu tố khí hậu.



Hàm phản hồi còn cho biết vai trò hay cường độ ảnh hưởng tương đối của mỗi nhân tố đối với tăng trưởng.

Điều vừa nói có thể nhận thấy thông qua những hệ số tương quan riêng phần và những hệ số hồi quy chuẩn hóa.



Hạn chế (1) Hàm phản hồi đòi hỏi những thành phần cấu thành

phải độc lập với nhau. (2) Hàm phản hồi đòi hỏi những thành phần cấu thành

phải có quan hệ tuyến tính với nhau.



(3) Hàm phản hồi chỉ cho biết rõ mức độ ảnh hưởng chung của tập hợp các yếu tố, mà không cho biết rõ vai trò hay mức độ ảnh hưởng riêng rẽ của mỗi yếu tố.

Nói chung, giữa tăng trưởng của cây gỗ với các biến môi trường tồn tại mối quan hệ rất phức tạp.



8.4. Ý NGHĨA CỦA NĂNG LỰC HÀM PHẢN HỒI Một trong những yêu cầu đặt ra đối với phân

tích quan hệ giữa bề rộng vòng năm với khí hậu là những yếu tố phi khí hậu phải đồng nhất.

Khi những mẫu vòng năm được thu thập trên một không gian rất rộng với sự khác biệt rất lớn về lập địa và khí hậu, thì biến động vòng năm chịu ảnh hưởng không chỉ của khí hậu, mà còn của nhiều yếu tố phi khí hậu khác (địa hình – đất, tuổi cây).



Vì thế, khi sử dụng hàm phản hồi để phân tích những yếu tố khí hậu có ảnh hưởng đến tăng trưởng, nhà nghiên cứu cần phải lưu ý đến năng lực của hàm phản hồi.



Năng lực của hàm phản hồi cao hay thấp phụ thuộc không chỉ vào cách thức lấy mẫu (vòng năm và khí hậu), mà còn vào cách xây dựng mô hình phản hồi.



Những vấn đề cần làm rõ(1) Khi nghiên cứu quan hệ giữa sinh trưởng – khí hậu,

muốn nhận được năng lực của hàm phản hồi cao, chúng ta cần thu thập số liệu từ những mẫu vòng năm của cây gỗ mọc ở vùng có lập địa thuần nhất hay vùng có lập địa khác nhau?



Trả lời1. Những mẫu vòng năm phải được thu thập từ

vùng có lập địa thuần nhất. 2. Những cây mẫu phải ở vào vị trí chịu ảnh

hưởng rõ rệt của khí hậu.



(2) So với hàm đơn biến số, hàm đa biến số cho kết quả dự đoán hay ước lượng có chính xác hơn hay không?

Trả lời Không



(3) Trong nghiên cứu khí hậu thực vật và sinh thái thực vật, phân tích tương quan & hồi quy đơn biến số và đa biến số đưa lại những ý nghĩa gì?



Trả lời Đối với tương quan & hồi quy 1 biến số Chỉ rõ ảnh hưởng tương đối của từng yếu tố môi trường

đến tăng trưởng của cây gỗ. Khi chúng ta cần dự đoán chính xác những giá trị biến

môi trường. Cung cấp điều kiện để xây dựng các hàm phản hồi đa

biến.



Đối với tương quan & hồi quy đa biến số Cho phép phân tích vai trò tương đối của từng yếu tố

môi trường trong tập hợp các yếu tố có ảnh hưởng đến tăng trưởng của cây gỗ.

Cho phép phân tích ảnh hưởng tổng hợp của nhiều biến môi trường đến tăng trưởng của cây gỗ.



8.5. ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA KHÍ HẬU ĐẾN TĂNG TRƯỞNG

Hàm phản hồi cho phép phân tích ảnh hưởng của những yếu tố môi trường đến tăng trưởng của cây gỗ.

Tỷ lệ đóng góp của mỗi thành phần môi trường trong biến động vòng năm thể hiện thông qua những hệ số của hàm phản hồi.


Tỷ lệ đóng góp của mỗi thành phần trong hàm phản hồi nhận được thông qua phân tích hồi quy từng bước.

Để thấy rõ ảnh hưởng riêng biệt của mỗi thành phần môi trường đến biến động vòng năm, chúng ta phải sử dụng thủ tục phân tích hồi quy riêng phần.


Phân tích hồi quy đa biến cho phép làm rõ ảnh hưởng tổng hợp của nhiều yếu tố môi trường đến tăng trưởng của cây gỗ.


8.6. KHÔI PHỤC VÀ KIỂM TRA KHÍ HẬU Mục tiêu cơ bản của khí hậu thực vật là khôi

phục lại khí hậu quá khứ. Cách thức khôi phục là coi những biến động của

tham số khí hậu tương ứng với những biến động của bề rộng vòng năm.


Khi phân tích mối liên hệ giữa biến động bề rộng vòng năm với những biến động khí hậu, nhà nghiên cứu phải quan tâm đặc biệt đến những biến đổi bất thường của vòng năm và yếu tố khí hậu.

Chính nhờ những dấu hiệu bất thường ấy mà chúng ta có thể nhận ra được mối liên hệ giữa tăng trưởng với khí hậu.


Sau khi đối chiếu những biến đổi bất thường trên chuỗi niên đại vòng năm và điều kiện khí hậu của các năm, bước tiếp theo là tìm mối liên hệ giữa bề rộng vòng năm với các yếu tố khí hậu.


Thủ tục phân tích mối liên hệ giữa bề rộng vòng năm với các yếu tố khí hậu có thể theo trình tự sau đây:

• Bước 1. Chọn lựa sơ bộ những biến khí hậu có ảnh hưởng đến tăng trưởng vòng năm.

• Bước 2. Phân tích ma trận tương quan đơn giữa biến động của các chỉ số vòng năm với từng yếu tố khí hậu.


• Kết quả ở bước 2 cho biết những biến khí hậu nào có quan hệ chặt chẽ với biến động của chỉ số vòng năm.

• Những biến khí hậu này sẽ được sử dụng để

phân tích hàm phản hồi.


• Bước 3. Phân tích hồi quy từng phần và hồi quy riêng phần để xác định vai trò của từng biến khí hậu đóng góp vào biến động vòng năm.

• Bước 4. Xây dựng hàm phản hồi đa biến từ những biến khí hậu có quan hệ chặt chẽ với biến động vòng năm bằng thủ tục phân tích hồi quy đa biến từng bước.

• Bước 5. Xây dựng các hàm chuyển đổi để biểu diễn mối quan hệ giữa những biến khí hậu với chỉ số vòng năm.

• Sau đó sử dụng các hàm chuyển đổi để suy diễn những yếu tố khí hậu từ các chỉ số vòng năm tương ứng với những thời gian khác nhau.


Cần lưu ý rằng, độ chính xác của việc suy diễn những biến khí hậu trong quá khứ phụ thuộc chặt chẽ vào việc chọn chuỗi vòng năm.

Để suy diễn chính xác các yếu tố khí hậu quá khứ, yêu cầu đặt ra là những biến động của chuỗi vòng năm được chọn để xây dựng hàm chuyển đổi phải tương đồng với những biến động của chuỗi vòng năm được sử dụng để suy diễn biến khí hậu. Điều vừa nói được kiểm định thông qua phân tích hệ số tương đồng hoặc kiểm định dấu.


8.7. NHỮNG KẾT LUẬN TỪ BẢNG NIÊN ĐẠI VỚI NHỮNG PHẢN HỒI TĂNG TRƯỞNG KHÁC NHAU

Những thông tin thu được từ phân tích hàm phản hồi được xây dựng trên một chuỗi vòng năm hay một bảng niên đại nhất định chỉ cung cấp ước lượng chung về biến động khí hậu trong quá khứ diễn ra từng năm hoặc một số năm.


Từ thông tin này, chúng ta không thể xác định chính xác những vấn đề sau đây:

Mùa xuất hiện khí hậu bất thường; Sự thiếu hụt nước và nhiệt độ có ảnh hưởng đến tăng

trưởng.


Tuy vậy, những điều vừa nói có thể được giải quyết thông qua những mẫu vòng năm được thu thập trên nhiều cây cùng loài và nhiều loài cây sống ở những vị trí khác nhau.

Điều đó xảy ra là vì, mỗi cá thể cùng loài và mỗi loài cây khác nhau có phản ứng không giống nhau với sự thay đổi khí hậu.


Như vậy, độ chính xác của việc khôi phục khí hậu quá khứ và những kết luận về mối quan hệ giữa bề rộng vòng năm với khí hậu phụ thuộc vào:

• cách thức chọn mẫu vòng năm• cách thức xây dựng hàm phản hồi hoặc hàm chuyển đổi.


Bản chất chung của phân tích khí hậu thực vật là tìm được mối liên hệ chặt chẽ giữa biến động bề rộng vòng năm với biến động khí hậu.

Để đạt được điều vừa nói, nhà nghiên cứu cần phải lưu

ý đến những vấn đề sau đây:


• Tuyển chọn nhiều chuỗi vòng năm trên cùng một loài cây gỗ sống ở những lập địa khác nhau.

• Những cây thu mẫu vòng năm phải có những phản hồi

rõ rệt với các biến khí hậu.


• Để làm rõ những đặc trưng khí hậu của từng mùa hoặc nhiều năm, nhà nghiên cứu cần phải tuyển chọn nhiều chuỗi vòng năm trên nhiều loài cây gỗ sống ở những lập địa khác nhau.

• Những cây thu mẫu vòng năm ở mỗi lập địa

phải có những phản hồi rõ rệt với các biến khí hậu.


Thực hiện cẩn thận những thủ tục đối chiếu thời gian.

• Chọn mô hình thống kê phù hợp và tuân thủ nghiêm ngặt thủ tục phân tích hồi quy tương quan. Bởi vì những kết luận và giải thích kết quả về mối quan hệ giữa tăng trưởng với khí hậu phụ thuộc chặt chẽ vào phương pháp phân tích thống kê.

• Phân tích nhiều hàm phản hồi và chọn những hàm phản hồi phù hợp nhất để mô tả quan hệ giữa tăng trưởng với khí hậu, đồng thời sử dụng chúng để khôi phục khí hậu.


Hết chương VIII

chương viii. giẢi thÍch ĐỊnh cỠ, khÔi phỤc vÀ kiỂm tra khÍ hẬu

Documents