Historic range of variability in the fire regime of a Fennoscandian boreal forest : the Trillemarka-Rollagsfjell Nature Reserve

Abstract

Fire is the principal natural disturbance process in the boreal forest. Thus, knowledge about the historical fire regime is essential for understanding present day forest ecosystems, which in turn is important for implementing ecosystem management. In this thesis, I document spatial and temporal aspects of forest fire history (i) to better understand the historic range of variability (ii) to improve sampling procedures and evaluate methodological issues regarding how fire scar records should be interpreted and applied in retrospective studies, and (iii) to see to what extent human activity, climate and vegetation change has influenced the fire history. The fire regime, characterised by the numbers, frequency, rotation, severity, seasonality, as well as spatial extent of fires occurring in a given area, were compared with historical climate proxies, vegetation maps, and historical written sources. The research has been carried out in the southern part of Trillemarka-Rollagsfjell Nature Reserve in south-central Norway, where 650 samples with 1391 fire scars were collected and successfully cross-dated from stumps, snags and living trees of Scots pine (Pinus sylvestris L.). The work is primarily based on dendrochronological methods applied to fire scars (Paper I, II and III). In addition, the fire-scar datings were combined with datings of charcoal layers in peat columns to reveal fire history over the Holocene (Paper IV).

Skogbrann er den viktigste naturlige økologiske forstyrrelsesprosessen i den boreale barskogen. Kunnskap om det historiske brannregimet er derfor avgjørende for å forstå dagens skogøkosystem, som i sin tur er viktig for å kunne gjennomføre en bærekraftig skogforvaltning. I denne avhandlingen har jeg studert historiske skogbranner i tid og rom (i) for å dokumentere den historiske variasjonen i brannregimet, (ii) for å vurdere metodiske tilnærmingsmåter for hvordan brannlyrer i trær kan tolkes og anvendes i slike studier, og (iii) for å se i hvilken grad menneskelig aktivitet og klima- og vegetasjonsendringer har påvirket brannhistorikken. Begrepet brannregime innbefatter bl.a. antall branner, brannstørrelse, deres hyppighet, omløpstid, intensitet, brannsesong, samt deres romlige fordeling i landskapet. Disse egenskapene er sammenholdt med historiske klimadata, vegetasjonskart og historiske skriftlige kilder. Undersøkelsene er gjort i den søndre delen av Trillemarka-Rollagsfjell naturreservat mellom Sigdal og Numedal i Buskerud fylke i perioden 2006-2010. Her er tilsammen 650 prøver med 1391 brannlyrer samlet inn og datert fra stubber, gadd og levende furutrær (Pinus sylvestris L.) for dendrokronologisk datering av branntidspunkt og utbredelse i terrenget (artikkel I, II og III). I artikkel IV er dateringene fra brannlyrene sammenholdt med trekull-dateringer fra torvprofiler for å se hvordan de sammenfaller, og for å se på brannhistorikken i et lengre tidsperspektiv.