尼尔·彼得森（Neil Pederson）最初接触树木年轮，是在大学里的一位“和蔼可亲”的老师那里。彼得森表示，这位老师“是我经历过的最枯燥的教授之一”。“当时我就发誓再也不碰树木年轮了。”然而，树木年轮却一直萦绕在他心头。
作为一名未来的森林生态学家，他需要进一步了解森林的历史。于是，他在研究生阶段阅读了大量文章，这些文章都强调了树木年轮在揭示森林过去方面的重要性。最终，他表示：“我爱上了树木年轮中所蕴含的美妙与丰富信息。从那以后，树木年轮向我展示了树木和森林绝对的韧性。我已经深深着迷了。”
如今，他和同事们正利用这些大自然古老记录中蕴含的数据，以更好地理解气候变化和碳动态对森林的影响。这些数据之所以更具价值，是因为长寿树木的数据可以追溯数十年，甚至数百年。这远远长于现代卫星影像、二氧化碳测量和计算机模型的记录时间，后者的高科技信息采集仅可追溯约30年。
彼得森表示：“树木年轮能够做的，是丰富这些记录。”“卫星记录……只代表了一棵树生命的一小部分，更不用说一片森林的‘生命’了。此外，它只能捕捉某一地区的天气‘常态’，而正如我们所了解到的，气候是随时间变化的。你每晚天气预报中的天气常态或平均值，是基于30年的均值计算得出的。因此，虽然卫星记录擅长覆盖空间范围，但由于这些记录时间较短，它们在揭示森林信息方面可能存在局限。”
彼得森现任哈佛大学哈佛森林（一个占地4,000英亩的研究基地）的高级生态学家，他与劳拉·安德鲁-海尔斯（Laia Andreu-Hayles）以及马蒂厄·勒韦斯克（Mathieu Levesque）共同分析了树木年轮。安德鲁-海尔斯是哥伦比亚大学拉蒙特-多尔蒂地球观测站的副研究教授，勒韦斯克则是苏黎世联邦理工学院（ETH Zurich）森林管理研究组的研究负责人。他们分析树木年轮，以确定所获取的信息能否与高科技设备的精度相媲美。他们想要了解，年轮能否作为一种替代指标，用于长期研究森林中的碳储存和气候变化，结果发现确实可以。
森林是重要的碳“汇”，能够吸收因化石燃料燃烧而释放到大气中的、导致星球升温的二氧化碳。然而，人们所知甚少，对于当前或过去森林中究竟储存了多少碳，我们了解得并不清楚，而科学家直到近年才开始了解气候变化的过往影响。
科学家们检测了两种分布广泛的树种的年轮样本——北美鹅掌楸（Liriodendron tulipifera）和北方红栎（Quercus rubra）——这两种树生长在美国东部气候条件各不相同的三个地区。随后，他们分析了其中储存的碳和氧分子，即稳定同位素。他们将分析结果与卫星估算数据进行了比较，发现两者在每年以及长期趋势上均高度吻合。顺便一提，获取年轮并未破坏任何树木。相反，科学家为每个样本钻取一根生长锥芯，其直径略细于一支铅笔。
勒韦斯克表示：“我们的研究是首次将树木年轮中的稳定同位素与最新一代卫星生产力估算数据进行比较。”“我们利用了新开发的卫星数据，这正是本研究的主要创新之处。”
他们的研究结果发表在期刊《自然·通讯》（Nature Communications）上。
彼得森表示：“北美鹅掌楸是我最喜欢的树种之一，它们对降雨高度敏感。”“事实上，它们被视为干旱落叶树种。（这类植物在干燥或干旱时期会落叶。）在1999年干旱期间，纽约市地区的一些北美鹅掌楸在八月变黄，并因当年的干燥天气而大量落叶。2005年，在肯塔基州，经历了八月干旱后，我每天上班路上经过的三棵北美鹅掌楸在九月降雨恢复后开始长出新叶。我当时非常震惊。这些观察结果让我认为，该树种可能是一个理想的研究对象[进行研究]。”
彼得森表示，北美鹅掌楸对土壤含水量高度敏感。他还补充道：“它在美国东部大部分地区是一种重要的木材和生态树种……我们[同时]选择了坚韧的北方红栎，因为它具有不同的生理特性，作为树种具有重要意义，并且在理解森林生产力方面是一种有价值的研究对象。”
勒韦斯克表示赞同。“这两个树种都非常适合研究，”他说，“它们在北美东部分布广泛，并且对气候高度敏感，因此是我们研究的理想对象。”此外，他补充道：“年度树木年轮就像温度计和雨量计，能够非常好地记录气候。”
事实上，年轮显示，无论气候如何，水分的可获得性是影响森林年度生长的最大因素。安德鲁-海尔斯表示：“这些阔叶树需要水分才能生长。”“有人可能认为，在潮湿地区水分并不重要，但我们的研究发现，即使在像今天这样非常潮湿的时期，这些树木仍然对水分变化高度敏感。在树木年轮中测得的稳定同位素对追踪水分变化非常敏感。”
勒韦斯克表示赞同。“水分供应是美国东北部、东南部和中部温带森林生长最重要的因素之一，”他说，“这并不意味着水分越多，生长就越快，因为过于潮湿的条件也可能成为限制因素。我们所说的‘无论气候如何’，仅指在研究地点的当地气候条件下，水分一直是树木生长和生产力的主要限制因素。”
这一点非常重要，因为气候变化已经开启了一个极端天气事件急剧增加的时代，包括长期干旱、强降水和洪涝以及危险的热浪。因此，关于历史气候波动的更多信息，可能有助于预测未来气候对森林的影响。专家认为，森林的健康状况是减缓碳污染的关键因素。
彼得森指出，人们曾认为16和17世纪的干旱比近几个世纪的干旱严重得多，但他表示，气候变化可能使某些地区的降水更加强烈，从而使早期干旱相比之下显得更为严重。“不过，需要牢记的重要一点是：尽管未来美国东北部和东部预计降雨会增加，但与气候变化相关的变暖将加剧蒸发和植物所承受的干旱压力，”彼得森说，“目前尚不清楚未来会发生什么。”
他表示，随着世界部分地区变得更加湿润，而变暖又减少了夏季该地区的总水量，干旱可能会加剧。或者，该地区可能会变得非常湿润，以至于气温升高所带来的影响将抵消降水增加的影响。他还说，或者，如果降雨减少，变暖的加剧将放大树木的干旱压力，即使可利用水量看似没有变化。
研究人员希望扩大研究范围，考察更多树木和更多树种，并追溯到更久远的时期。“这类研究将非常重要，因为最长的遥感数据始于1982年，而树木的寿命可达数百年，”安德鲁-海尔斯说。
彼得森表示赞同。“这类研究将为我们深入了解这些树木将如何应对气候及极端气候事件提供重要见解……我们可以从树木的‘记忆’中学到很多东西，”他说。
