Drought sensitiveness on forest growth in Peninsular Spain and the Balearic Islands

Abstract

La sequía es uno de los principales peligros naturales que afectan a la producción primaria neta y al crecimiento de los árboles en los ecosistemas forestales. No obstante, las especies arbóreas muestran respuestas diferentes a los episodios de sequía, lo que dificulta la adopción de instrumentos fijos para vigilar los efectos de la sequía en condiciones ambientales y climáticas contrastadas. En el presente estudio se evalúa la respuesta del crecimiento forestal y una aproximación satelital de la producción primaria neta (PNN) a la sequía en la España peninsular y las Islas Baleares, una región caracterizada por complejas características climatológicas, topográficas y ambientales. En este caso, empleamos tres indicadores diferentes basados en mediciones in situ y en información sobre la vegetación obtenida por imágenes de satélite (es decir, la anchura del anillo de árboles, el máximo verdor anual y un indicador de la PNR). Utilizamos siete índices de sequía climática diferentes para evaluar los impactos de la sequía en las variables de los árboles analizados. Los índices de sequía seleccionados incluyen cuatro versiones del Índice de Severidad de Sequía de Palmer (PDSI, Índice de Sequía Hidrológica de Palmer (PHDI), Índice Z e Índice de Sequía Modificado de Palmer (PMDI)) y tres índices multiescalares (Índice de Evapotranspiración de Precipitación Estandarizada (SPEI), Índice de Precipitación Estandarizada (SPI) e Índice de Sequía de Precipitación Estandarizada (SPDI)). Nuestros resultados sugieren que -respecto al índice de sequía y a las especies arbóreas- la anchura de los anillos muestra una respuesta más fuerte a la variabilidad interanual de la sequía, en comparación con el verdor y la PNR. En comparación con otros índices de sequía (por ejemplo, el PDSI), y nuestros resultados demuestran que los índices de sequía multiescalares (por ejemplo, el SPI, el SPEI) son más ventajosos para vigilar los efectos de la sequía en el crecimiento de los anillos de árboles, el máximo verdor y el NPP. Este hallazgo sugiere que los índices multiescalares son más apropiados para vigilar y modelizar la sequía forestal en la España peninsular y las Islas Baleares.

Drought is one of the key natural hazards impacting net primary production and tree growth in forest ecosystems. Nonetheless, tree species show different responses to drought events, which make it difficult to adopt fixed tools for monitoring drought impacts under contrasting environmental and climatic conditions. In this study, we assess the response of forest growth and a satellite proxy of the net primary production (NPP) to drought in peninsular Spain and the Balearic Islands, a region characterized by complex climatological, topographical, and environmental characteristics. Herein, we employed three different indicators based on in situ measurements and satellite image-derived vegetation information (i.e., tree-ring width, maximum annual greenness, and an indicator of NPP). We used seven different climate drought indices to assess drought impacts on the tree variables analyzed. The selected drought indices include four versions of the Palmer Drought Severity Index (PDSI, Palmer Hydrological Drought Index (PHDI), Z-index, and Palmer Modified Drought Index (PMDI)) and three multi-scalar indices (Standardized Precipitation Evapotranspiration Index (SPEI), Standardized Precipitation Index (SPI), and Standardized Precipitation Drought Index (SPDI)). Our results suggest that—irrespective of drought index and tree species—tree-ring width shows a stronger response to interannual variability of drought, compared to the greenness and the NPP. In comparison to other drought indices (e.g., PDSI), and our results demonstrate that multi-scalar drought indices (e.g., SPI, SPEI) are more advantageous in monitoring drought impacts on tree-ring growth, maximum greenness, and NPP. This finding suggests that multi-scalar indices are more appropriate for monitoring and modelling forest drought in peninsular Spain and the Balearic Islands.