Raport de cercetare intermediar

privind implementarea proiectului in perioada octombrie 2015 – decembrie 2016

PN-II-RU-TE-2014-4-0855

Reconstituirea istoriei holocene târzii a râurilor din Romania pe baza interpretării

geomorfologice și dendrocronologice a trunchiurilor subfosile (RECONHIST)

Prezentarea raportului științific la proiectul RECONHIST este făcută cronologic în relație cu

planul de obiective și activități și cu accent pe diseminarea rezultatelor. In acest mod este evidențiat

progresul realizărilor în conformitate cu fluxul finanțării cercetărilor.

In anul 2015

Obiectivele de cercetare pentru Etapa 2015 a proiectului ReconHist au fost:

(i) o revizuire a celor mai recente cercetări în domeniul de reconstituirilor de paleomediu

holocen cu accent pe mediul fluvial

(ii) (ii) o prezentare a zonelor de aplicație a propriilor investigații. Acestea au fost relevate

în raportul de cercetare pentru perioada octombrie – decembrie 2015.

Promovarea unora dintre metodele de cercetare pe care le-am utilizat pe sectoarele de râu de

aplicație a fost făcută în Revista de Geomorfologie în următorul articol:

Chiriloaei F, Radoane M (decembrie 2015)The metamorphosis of a braided river channel during

the last 100 years: Moldova River as a case study, Revista de Geomorfologie, nr. 17, 19-28, revistă

cotată B+

In acest articol noi am discutat răspunsul unei albii împletite la schimbările climatice și

intervențiile umane în ultimii 100 de ani. Între Gura Humorului și confluența cu râul Siret, pe o

lungime de 110 km, râul Moldova are trăsăturile unei albii împletite, alimentată fiind cu sedimente

grosiere de afluenții montani de pe partea dreaptă a râului. Între 1910 și 2005 albia s-a adâncit și

s-a îngustat cu până la 79%. În același timp, vegetația marginală și-a extins suprafața în albia

majoră de la 38% în 1960 la 71% în 2005. Rezultatul final a constat în metamorfoza râului de la o

albie de tip împletit la o albie de tip ”wandering” spre o albie de tip sinuos. Fenomenul s-a instalat

prima data în partea din avale a râului și a migrat treptat spre amonte.

In anul 2016

Etapa 2016 a avut două obiectve majore de realizat: (1) Cartografierea geomorfologica si analize

ale faciesurilor sedimentologice in care au fost sedimentate trunchiurile subfosile; (2) Obținerea

vârstei absolute pentru trunchiurile subfosile si realizarea de investigații dendrometrice si

dendrocronologice.

Pentru realizarea activităților din cadrul celor două obiective s-au efectuat:

Campanii de teren pentru cartografiere geomorfologică și recoltare carote de bușteni

subfosili (Fig. 1)

a)În lungul râului Somes s-au cartografiat sectoarele Florești (8 km), Măluț (7 km), Valea Luncii

(10km) și Cicârlău-Berindan (45 km), iar din secțiunile Floresti, Mogoșeni, Măluț, Îndemânarea,

Reteag, Valea Luncii, Cicârlău, Băbășești, Berindan – s-au recoltat in total 88 de probe de busteni

subfosili;

b) În lungul râului Moldova în secțiunile Botești, Nisiporești – s-au recoltat 119 probe de arbori

subfosili; în secțiunea Tupilați s-au recoltat 33 probe;

c) În lungul râului Suceava în sectorul Liteni-Dornești – s-au recoltat 24 probe probe de arbori

subfosili.

d) În lungul râului Siret s-a cartografiat sectorul Mircești – Răchiteni

Fig. 1. Colaj de fotografii din Campania de teren de pe valea Someșului: a) în groapa balastierei

de la Măluț s-a descoperit un trunchi subfossil prelucrat de mâna omului; b)imagine asupra unei

gropi de balastieră; c) activitatea de carotare a unui trunchi subfossil: d) activitatea de

înregistrare și marcare a probelor de carote.

Realizarea hărților geomorfologice ale sectoarelor reprezentative de luncă

Datele obținute în teren asupra micromorfologiei sectoarelor de luncă Florești (8 km) (Fig.2),

Măluț (7 km), Valea Luncii (10km) și Cicârlău-Berindan (45 km) au fost prelucrate în sistem GIS

și obținute hărțile geomorfologice. Acestea vor sta la baza cunoașterii fazelor de sedimentare și

eroziune a luncilor, de formare a teraselor de luncă, de migrare a albiilor minore în zona fâșiei

active.

Fig.2. Exemplu de harta geomorfologică în sistem GIS a sectorului de luncă Florești a râului

Someș

Realizarea de profile sedimentologice în malurile albiei minore

În zonele de recoltare ale bustenilor subfosili s-a realizat o ridicare a profilului de mal pentru a

identifica faciesul aluvionar și poziția în care a fost descoperit trunchiul subfossil. Un exmplu

este dat in Fig.3.

Fig.2. Profil sedimentologic în faciesul aluvionar al luncii joase a Someșului în punctul de recoltare

a carotei de trunchi subfossil de la Valea Luncii.

Măsurători morfometrice

Pe o lungime de 350 km a râului Someș (între localitatea Nimigea, amonte de Beclean și granița

cu Ungaria) s-au realizat măsurători asupra următorilor indici morfometrici: lungimea râului de la

obârșie, lățimea albiei majore, lățimea fâșiei active, lățimea albiei, lungimea de undă a meandrelor,

raza curburii buclelor de meandru, indicele de sinuozitate. Toate aceste variabile au fost măsurate

pe segmente de 250 m în lungul râului și pentru următoarele momente de timp: 1860, 1890, 1962,

1977, 2005. În final s-a obținut o baza de date foarte mare care necesită o procesare statistică

adecvată.

Determinarea paleodebitelor

S-a aplicat o metodă indirectă de determinare a debitelor de umplere a albiei în diferite faze de

evoluție a albiilor de râu, folosind indicii morfometrici ai buclelor de meandru indntificate pe

suprafața luncilor și a Câmpiei Someșului. În total, au fost identificate peste 900 de bucle fosile de

meandru care au stat la baza determinării paleodebitelor.

Datarea absolută (cu 14C) a probelor de arbori subfosili si determinari dendrometrice si

dendrocronologice

La acest moment s-au obținut 42 de carote datate cu 14C, plus probele recoltate in campaniile de

teren recente (în total 142 probe datate). Acestea vor sta la baza corelatiilor cu masuratorile

dendrometrice si dendrocronologice și cu interpretările faciesurilor aluviale.

Fig. 3. Reprezentarea grafică a seriilor de stejari și ulm interdatate dendrocronologic.

În figura 3A sunt prezentate un set de 5 serii care se suprapun dendrocronologic peste perioada

1100 - 793 toate apartinannd speciei ulm, dintre acestea doar una (SC15) aparține speciei stejar.

În figura 3B sunt reprezentate doua serii dintre care SC05 s-a datat cu C14 aparținând speciei ulm

si SC15 (stejar) care au patern comun. De aici reies doua idei prima este ca ulmul raspunde la

factorii climatici si stationali comuni stejarului cu aceeași intensitate. Iar a doua reflectă rspunsul

ulmului care este asemanator stejarului. Prin aceasta putem concluziona faptul că ulmul și stejarul

se pot asocia în vederea formării unei cronologi medii cu acoperire cât mai mare. Seriile

dendroconologice de ulm au avantajul că pot insuma un număr mare de cele mai multe ori peste

100 de inele de creștere.

Valorificarea parțială a fondului de date obținute s-a realizat prin intermediul comunicărilor la

reuniuni științifice naționale și internaționale, prin realizarea de articole științifice și prin

participarea la sinteze de anvergură.

Participări la reuniuni științifice internaționale

1) General Assembly of European Geoscience Union, EGU2016, 17-23 aprilie, 2016, Viena,

Austria

Radoane Maria, Nechita Constantin, Chiriloaei Francisca, Radoane Nicolae (2016) Changes

in precipitation, runoff and sediment transport in the Eastern Romania during the period 1950 to

2010, Geophysical Research Abstracts Vol. 18, EGU2016-4066, 2016 EGU General Assembly

2016

0

1

2

3

4

5

6

7

-1110 -1070 -1030 -990 -950 -910 -870 -830 -790

Rad

ial g

row

th, m

m

Years calBP

SC03ELM SC05ELM

SC06ELM SC14ELM

SC15OAK

A

-980 -960 -940 -920 -900 -880 -860 -840 -820 -800

Years calBP

B

SC05 - ElmSC15 - Oak

Lucrarea a analizat înregistrările climatice și hidrologice de la 29 de stații meteorologice și 48 de

stații hidrometrice care se află pe teritoriul bazinelor hidrografice Siret și Prut din partea de est a

României. La aceste înregistrări au fost adăugate 20 de serii dendrocronologice, parte din ele

obținute în cadrul proiectului RECONHIST. Pentru a obține corelații între creșterea radial a

arborilor și climat au fost folosite datele din National Climatic Grid cu rezoluție spațială de 10x10

km. Seriile de timp climatice, hidrologice și dendrocronologice au fost analizate pentru a obține

informații dincolo de perioada de înregistrări instrumentale (în special înainte de 1900) care să

permită răspunsul la următoarele întrebări: Care este variabilitatea spațială a comportării acestor

serii? Putem noi identifica areale cu trăsături similar ale seriilor? Ce factori ”au complicat”

transmiterea în cascadă a semnalului proceselor precipitații – debite de apă scurse – mișcarea

sedimentelor? Se pot identifica praguri commune în schimbarea seriilor? În competiția natural

versus uman se poate identifica originea acestor acestor praguri de schimbare? Folosind analiza

dendrocronologică noi vom putea stabili anii cu evenimente hidrologice excepționale, generatoare

de activități fluviale anterior anilor cu înregistrări instrumentale.

Nechita Constantin, Chiriloaei Francisca, Radoane Maria, Popa Ionel, Radoane Nicolae

(2016) Climate signal detected in sub-fossil and living oak trees data. An analysis of signal

frequency components, Geophysical Research Abstracts Vol. 18, EGU2016-4441, 2016 EGU

General Assembly 2016

Lucrarea a avut în vedere analiza componentelor de frecvență a semnalului climatic detectat în

seriile inelelor de creștere ale arborilor vii și ale celor subfosili în diferite perioade de timp.

Proiectul RECONHIST s-a implicat în această lucrare cu seriile dendrocronologice ale arborilor

subfosili datați cu radiocarbon. Principalul obiectiv al studiului a fost evaluarea caracteristicilor

semnalului climatic în present și pentru ultimile șapte milenii.

2)Tree Rings in Archaeology, Climatology and Ecology, TRACE2016, Bialowieza, 11-15 mai

2016, Polonia

Nechita C, Popa I, Badea O, Chiriloaei F, Leca S (2016) Periodic response of intra-annual radial

growth features for Quercus sp. to climate oscillations in southern Romania, TRACE 2016, 11-15

mai, Bialowieza, Polonia

Obiectivul cercetarilor este reprezentat de evidențierea potențialului dendroclimatologic al unei

rețele de serii de inele anuale de creștere pentru speciile genului Quercus (Q. robur, Q. petraea, Q.

fraineto, Q. ceris). Studiul pornește de la serii dendrocronologice ce acoperă o perioadă de peste

150 de ani, cu fidelitate a răspunsului la factorii climatici. Rezultatele au aratat că: (i) un semnal

climatic foarte puternic este regăsit în seriile de stejari mezofiți și xerofți (cer și garniță); (ii) seriile

de stejari au un potențial ridicat în reconstituirile paleoclimatice. Aceste cercetări ne-au permis

concluzii privind alegerea speciilor dintre arborii subfosili folosiți în rezolvarea tematicii

proiectului RECONHIST.

Nechita C, Popa I, Chiriloaei F, Rădoane M, Roibu C, Mursa A, Cheptea S, Apăvăloaei B

(2016), Preliminary results on building long oak and elm dendrochronological series in Eastern

Romania, TRACE2016, 11-15 mai, Bialowieza, Polonia

Lucrarea a prezentat rezultate preliminare privind constituirea unei serii dendrocronologice lungi

pentru partea de est a României. Localizarea cercetărilor se afla în bazinul mijlociu al Siretului.

Pentru construirea seriei am identificat și prelevat probe de la cele mai vechi cladiri care aparțin

patrimoniului național si UNESCO (Curtea Domnească Iasi, Mănăstirea Putna, Mănăstirea

Adancata, Manastirea Banesti, Manastirea Forasti). Pentru perioade mai vechi decat lemnul

arheologic am ales ca sursă de material biologic raul Siret cu afluenții săi, care stochează în maluri

trunchiuri de stejari, ulm și anin. Datarile cu C14 atestă faptul că raurile Moldova, Suceava si Siret

sunt depozitare de trunchiuri subfosile ce au capacitatea de a lega/prelungi seria de lemnul

arheologic.

3)Forum Carpathicum, Bucuresti, 28-30 octombrie 2016

Constantin NECHITA, Ionel POPA, Maria RĂDOANE, Francisca CHIRILOAEI, Cătălin

ROIBU, Andrei MURSA (2016), Multidirectional analysis of a dendrochronological network from

NE Romania in order to build a 600 years chronology used to reconstruct past climate, Forum

Carpathicum, 28-30 septembrie, București

Obiectivul acestei lucrări a constat în realizarea unei serii dendrocronologice de 600 ani pentru a

reconstitui schimbările climatice ale ultimului mileniu. Proiectul RECONHIST s-a implicat în

analiza spațială multivariată. Rezultatele au arătat un răspuns al arborilor la climat, distinct, în

funcție de poziționarea geografică și principalele forme de relief enumerate.

Participări la reuniuni științifice naționale

1)Simpozionul național de geomorfologie, Piatra Neamț, 19-22 mai 2016

Chiriloaei Francisca (2016), Albia extracarpatică a râului Moldova își continuă evoluția pe

traiectoria îngustării și a degradării, sau se pregătește de recuperare?, SNG2016, 19-22 mai, Piatra

Neamț

Prezentarea a valorificat măsurătorile pe date LiDAR asupra indicatorilor morfometrici ai albiei

râului Moldova pentru a înțelege mai bine metamorfoza albiei și care sunt cauzele ce o determină.

S-a analizat potențialul de recuperare a albiei in condițiile în care punem scăderea fluxului de

sedimente, în special, pe seama exploatărilor de agregate minerale, iar acest aspect nu pare să se

diminueze momentan. Recuperarea albiei poate fi posibilă doar dacă acest fenomen încetează și

dacă se vor mai efectua și alte intervenții la nivel de subsector, la nivel de bazin sau pur și fără nici

un fel de intervenție antropică

Constantin Nechita, Ionel Popa, Francisca Chiriloaei, Maria Rădoane (2016), Rezultate

preliminare privind formarea unei serii dendrocronologice lungi din secvențe de stejari și ulm în

Estul României, SNG2016, 19-22 mai, Piatra Neamț

Prezentarea a valorificat investigațiile asupra inelelor de creștere ale arborilor vii și a celor subfosili

pentru construirea unei serii lungi cu reprezentativitate pentru estul României.

Constantin Nechita, Francisca Chiriloaei, Ionel Popa (2016), Semnalul climatic extras din

inelele de creștere la stejari în NE României, proxy pentru evaluarea paleomediului pentru ultimii

7000 de ani, SNG2016, 19-22 mai, Piatra Neamț

În această prezentare s-a urmărit variația semnalelor din inele de creștere indiferent de natura lor,

folosind înalta frecvență, și semnalul climatic evidențiat prin joasa frecvență. Studiul s-a realizat

pe probe datate cu C14, poziționate în diferite perioade temporale din ultimii 7000 de ani (cal ani

BP) și furnizate de proiectul RECONHIST. Probele datate cu vârste mari au fost analizate

individual, deoarece semnalul este constant. Arborii din ultimii 200 de ani, prezintă trenduri

diferite ale semnalelor în raport cu seria de creștere radială (TRW). Din acest motiv am evaluat

frecvența semnalului pe un număr de 400 de arbori. Compararea semnalului de joasă frecvență la

arborii subfosili și actuali este necesară în cazul formării unei serii cu acoperire temporală mare și

aplicabilitate în dendroclimatologie și reconstituiri.

Maria Rădoane, Constantin Nechita, Francisca Chiriloaei, Nicolae Rădoane (2016), Rolul

schimbarilor climatice si a impactului antropic asupra sistemelor fluviale. O estimare din

perspectivă dendroclimatică si instrumentală pentru estul României, SNG2016, 19-22 mai, Piatra

Neamț

În această prezentare s-au pus bazele unui nou proietc de cercetare privind tranmiterea în cascadă

a influenței schimbărilor climatice și a impactului antropic, astfel: precipitațiile determină

scurgerea care, la

rândul ei, determină eroziunea. Baza de date oferită de proiectul RECONHIST a contribuit la

completarea tabloului temporal de analiză a proceselor de timp dincolo de anul 1900 când nu există

înregistrări instrumentale asupra proceselor studiate.

Articole

Chiriloaei F., Rădoane M. (decembrie 2015) The metamorphosis of a braided river channel

during the last 100 years: Moldova River as a case study, Revista de Geomorfologie, vol 17

In aceasta lucrare se discuta raspunsul unei albii impletite la schimbarile climatice si impactul

antropic pentru ultimii 100 de ani. Pe o lungime de aproximativ 110 km, in zona extracarpatica

(intre Gura Humorului si confluența cu raul SIret) albia prezinta caracteristici de impletire. In

intervalul de timp 1910-2005 albia raului Moldova s-a ingustat progresiv, cu circa 76%. Vegetația

marginala s-a extins de la un procent de 38% la 71% și a ocupat suprafețe din cadrul albiei minore.

Rezultatul intregistrat a fost metamorfozarea albiei din impletit inspre tipologia wandering.

Totodată, se observă o crestere a indicelui de sinuozitate, iar aceasta tendință se propagă din aval

spre amonte.

Nechita Constantin, Popa Ionel, Radoane Maria, Chiriloaei Francisca (2016, in evaluare)

Maximizing climate signal in oak tree-rings chronologies under temperate continental climate of

southern Romania, International Journal of Biometeorology, Springer

In acest studiu noi am combinat 14,388 inele de crestere de la 60 de stejari din Romania pentru a

identifica calitatea semnalului climatic oferit de arbori. Inelele de crestere au fost masurate in trei

dimensiuni: inel anual, lemnul tarziu si lemnul timpuriu. Sensibilitatea stejarului la variațiile

climatice și, în particular, la semnalul precipitațiilor a fost studiata pe baza indicatorului SPIE3

(Standardized Precipitation Evaporation Index cumulated for 3 months). Rezultatele au arătat că

formarea inelului anual este condiționată de regimul precipitațiilor și frecvența cumulată cu

magnitudinea secetelor. De asemenea, au fost identificate comportamente diferite ale tipului

lemnului analizat în raport cu aceiași factori climatici analizați. Relația dintre creștere și parametrii

climatici este stabilă în timp. Acoperirera spatiala a corelatiei este reprezentativa pentru sudul si

estul Romaniei aratand influenta majora a factorilor climatici continentali in limitarea areala a

speciei stejar.

Nechita Constantin, Popa Ionel, Chiriloaei Francisca, Timis-Gansac Voichita (2016, in

evaluare), Climate signal derived from oaks tree ring using daily resolution climate data, Analele

Universitatii din Oradea.

It is known that increased temperatures and decreased precipitation level, combined with extreme

summer droughts will affect growth of pedunculate oak (Quercus robur L.) at low altitudes. Sessile

oak (Quercus petraea (Mat.) Liebl.) has the same reaction at the lower altitude boundary of its

naturally range. In this study, we have developed three chronologies from samples taken from

living trees and we have performed correlations with climate parameters.

Nechita Constantin, Popa Ionel, Chiriloaei Francisca, Timis-Gansac Voichita (2016, in

evaluare), Dendrochronological dating of the supporting pillars wooden bridges in historical

Bukovina, Romania, Analele Universității din Oradea

Lucrarea valorifică investigațiile dendrocronologice asupra lemnului de stejar din podurile vechi

din zona Bucovinei. Au fost identificate proveniențele stejarului folosit și anul când podul a fost

construit (cu o eroare de aproximativ 1 an).

Capitole de carte

In septembrie 2016 a apărut la Editura internațională Springer, volumul Landform Dynamics and

Evolution in Romania, editat de Maria Rădoane și Alfred Vespremeanu-Stroe, o sinteză

cuprinzătoare (865 p) a ultimilor cercetări în domeniul cunoașterii modificărilor categoriilor de

forme de relief ale teritoriului României. Unele capitole din această lucrare au primit suport din

partea proiectului RECONHIST pentru constituirea bazelor de date ce au permis rafinarea unor

observații asupra cunoașterii comportării și ajustării albiilor de râu în ultimii 150 ani (în special,

au fost folosite măsurătorile asupra evoluției albiei râului Someș) și a sursei și transferului de

sedimente în aria geografică a României.

Maria Rădoane, Ioana Perșoiu, Franciscsa Chiriloaei, Ionuț Cristea, Delia Robu (2016) Styles

of Channel Adjustments in the Last 150 Years, In: Lanform Dynamics and Evolution in Romania,

Maria Rădoane, Alfred Vespremeanu-Stroe (eds.) Springer Geography, 489-521 pp.

Dan Dumitriu, Maria Rădoane, Nicolae Rădoane (2016) Sediment Sources and Delivery, In:

Lanform Dynamics and Evolution in Romania, Maria Rădoane, Alfred Vespremeanu-Stroe (eds.)

Springer Geography, 629-654 pp.

Maria Rădoane, Nicolae Rădoane, Dan Dumitriu, Crina Miclăuș (2016) River Channel

Sedyments, In: Lanform Dynamics and Evolution in Romania, Maria Rădoane, Alfred

Vespremeanu-Stroe (eds.) Springer Geography, 655-677 pp.