最早研究和运用年轮的研究成果的是美国的学者道格拉斯，他在1901年开始到弗拉格斯塔夫附近一些伐木营地，考察那里新伐树木的年轮型式，想要找出证据说明这些年轮中记录了以11年为周期的太阳黑子活动。虽然他并没有立即找到直接的证据说明这些，但他注意到一个另外的现象：一个地区和另一个地区的年轮型式似乎都是一样的。例如，一个伐木营地新伐的树木，外面是三道厚厚的年轮，里面是两道薄薄的年轮，其他营地新伐的树木也是这样。于是，他就以此推断，这种型式表明，两年是坏天气，三年是好天气。到了90年代，道格拉斯就创立了一个新的科学领域——树木年代学。这是一门把年轮当做过去气象类型标准的尺度来研究的科学。因为树木每年的生长在很大程度上取决于土壤的湿度：水分越充分，年轮越宽。所以，从树桩、木块及活树上看出年轮的宽窄，也就知道了当地的水分和土壤条件。通过对同一地区树木年轮的比较，又可以分辨出每圈年轮的生长年代。然后，可以划分出每圈年轮所代表的确切日期，如一次森林大火，一次滑坡事件的日期等。
现在这个学科的热门主题则转移到了从年轮中测出过去的气象以及气象的重大变化。这项研究要比单纯地测定树木的年代复杂得多，因为它取决于在不同年代生长的年轮之间的不同宽度。由于树之间和年轮之间都有其固有的变异性，我们可以说这棵树比另一棵树老5年，但难以断定年轮之间不同宽度的确切数字。这种现代年轮学起源于生物学家弗里茨在亚利桑那大学的研究工作。当时，弗里茨仔细考察了塔克森附近一些树的生长过程，还给树枝乃至整棵树都套上了塑料膜，以断定一棵树究竟摄取和放出了多少各种各样的气体。经过10年的辛勤工作，他们终于详尽地了解了一环年轮生长的全部过程。他认为年轮的生长并不像道格拉斯所说的那么简单。比如说，如果去年是适合树木生长的好年，那么，树根伸展的范围就会超过往年，这一年整个树的生长也会超过往年。同样，一个坏年头会使以后几年的生长速度减慢，而不管以后几年的气候如何。
于是，弗里茨把当地树木的年轮数据收集起来，同当地100年来的气象记录进行了比较，试图对年轮如何反映出气候做出判断。后来，他又根据年轮反映气候的特征，对以往还没有气象记录的时期，通过一环环年轮形成的情况，推断出当时的气候。
表面上研究年轮的工作正在顺利进展，但很快就出现了新的难题。科学家们发现，在密密层层的年轮中，常常会出现一道叫霜轮的特殊标记。霜轮只有在整年气温都很低的情况下才会出现，所以说这是一个不可思议的现象。这是怎么回事，又该如何解释呢？科学家们开始认真研究这种霜轮，结果他们惊奇地发现，有不少霜轮出现的时间，与火山爆发的时间恰好吻合，例如东印度群岛坦波拉火山爆发，就曾使得1816年成了“没有夏季的一年”，那次火山不仅给当地的刺果松留下了霜轮，而且在南非的树木中也发现有这种霜轮。因此科学家认为，年轮还能记录火山爆发，因为当火山爆发后，大量的灰尘和气体进入了同温层，遮住了大片阳光，从而使得温度降低，甚至低于冰点以下，于是就在树内留下一道霜轮。
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