Suunnitelma taimikon kasvu- ja rakennemallien kehittämiseksi

Koko: px

Aloita esitys sivulta:

Download "Suunnitelma taimikon kasvu- ja rakennemallien kehittämiseksi"

Topi Laine
7 vuotta sitten
Katselukertoja:

1 Suunnitelma taimikon kasvu- ja rakennemallien kehittämiseksi Annikki Mäkelä Maatalous-metsätieteellinen tiedekunta

2 Taimikkosimulaattorin perusajatus Toimenpideohjelma Hoitotoimet Uudistamistapa Kasvupaikka Sijainti Taimikon tila Taimikon tulos Ensiharvennusmetsikön rakenne Yksikkökustannukset Kustannuslaskenta Poistetut puut Talous Taimikonhoidon kannattavuus

3 Kasvu- ja rakennemallien kehittäminen: Tavoite ja lähestymistapa Sekataimikon kasvumalli Sovellusalue: koko Suomi Ajanjakso: vakiintuneesta taimikosta ensiharvennukseen HYBRIDIMALLI: Prosessipohjainen malli + kalibrointi aineistoon Toimenpideohjelma Hoitotoimet Uudistamistapa Kasvupaikka Sijainti Taimikon tila Poistetut puut Taimikon tulos

4 Esityksen sisältö ACROBAS-malli periaatteet nykytila Tutkimussuunnitelma Vaihe 1: mallin kehitystyö Vaihe 2: mallin parametrointi koko Suomeen (intensiivinen) Vaihe 3: mallin kalibrointi taimikkoaineistoon (ekstensiivinen) Resurssit ja Aikataulu Yhteenveto

5 ACROBAS taimikon tilan kuvaajana Puiden kasvu hiilitaseesta CROBAS (Mäkelä 1997) Laskenta yksin puin, naapurit varjostavat Tilajärjestys Gibbsin potentiaaliin perustuva menetelmä (Kokkila et al. 2001) joustava; maastomuodot ym ACROBAS raportoitu Kokkila, Mäkelä & Franc 2005

6 CROBAS-mallin periaate Alkutila Tuotos vuonna k Sää, paikka k = k + 1 Laji Jako puille Taimikon rakenne Taimen rakenne Jako taimen osiin Taimien uusi tila Taimen asema Kuolleisuus Taimikon uusi tila

7 ACROBAS-mallin periaatteet geneerinen malli aikaresoluutio = 1 vuosi hiilitase: prosessit fotosynteesi ja respiraatio kasvun allokaatio => puiden rakenne karikesato ravinteidenoton tehokkuus kuolleisuus ulkoinen ympäristö ilmastotekijät kasvupaikka sisäinen ympäristö valokilpailu maaperän vaihtelevuus

8 ACROBAS-mallin parametrit Parametreilla pääsääntöisesti fysikaalinen määritelmä Parametrityypit: 1. metabolia fotosynteesi, respiraatio, jne 2. puiden rakenne putkisuhde, latvuksen rakenne, juuri-versosuhde, jne 3. vuorovaikutukset valon varjostuminen kasvuresponssi kilpailuun: latvusraja, kuolleisuus, jne

9 ACROBAS-mallin parametrit Toimivat parametrit Etelä-Suomen männylle Kuusi (E-S) rakenneparametrit (Kantola ja Mäkelä 2005) Metabolia- ja vuorovaikutusparametrit (Kantola et al. käsikirjoitus) Koivu (E-S) rakenneparametrit (Ilomäki et al. 2004)

10 Rakenneparametreja: esimerkki Parameter Unit Pine Spruce Birch pipe ratio, foliage kg/m pipe ratio, fine roots kg/m NA NA wood density, stem kg/m wood density, branches kg/m stem form in crown branch form coarse root fraction NA NA

11 Tutkimussuunnitelma: taimikon kasvu- ja rakennemallien kehittäminen Vaihe 1: laadullisesti toimiva malli sekataimikolle Mitattujen parametrien implementointi Puuttuvien parametrien mittaus / estimointi: - koivu: metabolia ja interaktiot - vesasyntyinen koivu: parametrit ja juurivarasto Mallin toimintakyvyn testaus ja kalibrointi - verrataan tuloksia sekataimikon tunnettuihin piirteisiin - tilajärjestys, syntyaika, kilpailu, jne. Resurssit: - Tutkija: ekofysiologia - Tutkija: mallitus - Kohdennettuja mittauksia E-S koealoilla, koivu

12 Tutkimussuunnitelma: taimikon kasvu- ja rakennemallien kehittäminen Vaihe 2: sekataimikon mallin alueellistaminen Mä, ku ja ko: rakenteen alueellisen vaihtelun kartoitus - kohdennettuja mittauksia maan eri osissa (~5 aluetta) Metaboliaparametrien alueellisen vaihtelun kartoitus - ympäristömuuttujat ja riippuvuudet (ETS, ravinteisuus, kosteus) Spesifinen fotosynteesi Koivu Kuusi Periaatekuva parametrien ympäristöriippuvuudesta Lämpösumma

13 Tutkimussuunnitelma: taimikon kasvu- ja rakennemallien kehittäminen Vaihe 2: sekataimikon mallin alueellistaminen Resurssit - Tutkija: ekofysiologia - Tutkija: mallitus - Kohdennettuja mittauksia koealoilla eri alueilla, kaikki puulajit - tutkimusapulaisia (Metla, graduntekijät) - suuruusluokka: < 100 puuta intensiivisesti

14 Tutkimussuunnitelma: taimikon kasvu- ja rakennemallien kehittäminen Vaihe 3: mallin kalibrointi taimikkoaineistoon Käytetään Baeysiläistä menetelmää, jonka avulla ankkuroidaan malli mittausaineistoon Resurssit - Tutkija: ekofysiologia - Tutkija: mallitus - Aineisto: - taimikoita ympäri Suomea, mielellään seurantamitattuja (>1 mittaus / taimikko) - syöttömuuttujat eri puolilta maata

15 Mallin yhteys mittauksiin Kohdennetut mittaukset prior Alkutila Bayesiläinen metodi Elintoimintoihin liittyvät vakiot Rakenteeseen liittyvät vakiot Laskenta ajan yli Tilan kehityksen ennuste posterior Mittauksia tilan kehityksestä

16 Yhteenveto: Aikataulu Vuosi 1 Vuosi 2 Vuosi 3 Vaihe 1 Vaihe 2 Vaihe 3

17 Yhteenveto: resurssitarve 2 tutkijaa (jatko-opiskelija tai nuori tohtori) eko-fysiologia, metsänhoito ja metsän mittaus - mittausten suunnittelu - mallien sisällöllinen suunnittelu - ympäristötekijöiden ja kasvuparametrien yhteys ohjelmointi, mallitus, laskenta - mallien ja laskennan suunnittelu ja toteutus - Bayesiläisen analyysin toteutus tutkimusapulaisia mittaukset 2 kesänä mitattujen aineistojen esikäsittely ja -laskenta valmiiden aineistojen esikäsittely ja -laskenta

18 Yhteenveto Taimikon kehitys elintoimintoihin perustuvalla mallilla tutkimustieto ja kohdennetut mittaukset (vaiheet 1&2) Mallin kalibrointi mittaustiedon avulla mittaukset taimikoiden tilan kehityksestä (vaihe 3) Tulos: hybridimalli yhdistää kaiken saatavilla olevan tiedon mittaustarve pienempi kuin emp. mallissa, joustavampi luotettavampi kuin pelkkä elintoimintoihin perustuva malli epävarmuus voidaan kvantifioida Bayesin analyysilla Mahdollisuus uraauurtavaan tutkimukseen maailman mitassa!

Samankaltaiset tiedostot

Laatua kuvaavien kasvumallien kehittäminen. Annikki Mäkelä, Anu Kantola, Harri Mäkinen HY Metsäekologian laitos, Metla

Laatua kuvaavien kasvumallien kehittäminen Annikki Mäkelä, Anu Kantola, Harri Mäkinen HY Metsäekologian laitos, Metla Taustaa» Kasvumallit antavat puustoennusteen kiertoaikana, kun tunnetaan» kasvupaikkatiedot»