Taneli Kolström Eri-ikäiset metsät metsätaloudessa seminaari 8.4.2010 Eri-ikäisrakenteisen metsän kehityksen ennustaminen
Esityksen sisältö Taustaa Malleista Lähestymistapoja Suomessa Mallien käytettävyys Yhteenveto Taneli Kolström 8.4.2010 2
Taustaa Lähtöolettamus Metsän kehityksen ennustaminen = Puuston kehityksen ennustaminen Mallintaminen Malli Simulointi Taneli Kolström 8.4.2010 3
Malleista
Keskeiset kuvattavat ilmiöt Synty Uusien puuyksilöiden/ikäluokkien syntyminen Ingrowth Kasvu Läpimitan kasvu, pituuskasvu Kuoleminen Puuyksilöiden kuoleminen Käsittelyt Taneli Kolström 8.4.2010 5
Yleistä malleista Empiiriset mallit (tilastolliset) Mekanistiset mallit (prosessimallit, fysiologiset) Hybridimallit (edelliset yhdistelmä) Metsikkötaso Puutaso Tilajärjestys (metsikön, puiden) Taneli Kolström 8.4.2010 6
De Liocourt, 1898. Eri-ikäisrakenteinen metsän läpimittajakauma reverse J-shaped diameter distibution Geometrisen sarjan muoto a, aq, aq 2, aq 3, q-arvo kuvaa tasapainoisen tai kestävän läpimittajakauma (Ks. myös Meyer 1952) Taneli Kolström 8.4.2010 7
Eri-ikäisen metsikön mallinnus Käytettyjä tekniikoita ovat mm. Metsikkötason malli (Moser 1972, Leak 1974) Jakaumamalli (Murphy & Farrar 1988) Markovin ketju (Bruner & Moser 1973) Matriisimalli (Buongiorno & Michie 1980). Neuraaliverkot (Hasenauer & Merkl 1997) Puutason malli (Pukkala ym. 2009). Taneli Kolström 8.4.2010 8
Taneli Kolström 8.4.2010 9 Lähde: Peng 2000
Suomessa Esimerkiksi: Pukkala & Kolström 1988.Simulation of the Development of Norway Spuce Stands using Transition Matrix. Forest Ecology and Management 25:255-267. Kolström 1993. Modelling the Development of an Unven-aged Stand of Picea abies. Scand. J. For. Res. 8:373-383. Lähde, Laiho, Norokorpi & Saksa. 1994. Structure and yield of allsized and even-sized conifer-dominated stands on fertile sites. Ann. Sci. For 51(2): 97-109. Taneli Kolström 8.4.2010 10
Siirtymämatriisimalli
Siirtymämatriisimallin historia Populaatiomalli (Leslie 1945) Ikäluokat Sovellus metsän kehitykseen (Usher 1966) Kokoluokat Matriisin ominaisuudet Synty, kasvu ja kuolleisuus Ominaisarvo (λ) ja ominaisvektori Populaation vakiona pitävä korjuu H = (λ 1)/ λ. Taneli Kolström 8.4.2010 12
Matriisimallin perusmuoto Taneli Kolström 8.4.2010 13
Sovellettuna puuston kehityksen kuvaamiseen (Pukkala & Kolström 1988) Taneli Kolström 8.4.2010 14
Matriisimallin ominaisuuksia Siirtymämatriisi kertoo populaation keskeiset prosessit Synty, kasvu ja kuoleminen Matriisin ominaisuudet Ominaisarvo (λ), Ominaisvektori, Populaation vakiona pitävä korjuu H = (λ 1)/ λ. Metsikön kehitys tiivistetty matriisiin Taneli Kolström 8.4.2010 15
Muita suomalaisia malleja
Uusimpia kotimaisia Pukkala, Lähde & Laiho. 2009. Growth and yield models for uneven-sized forest stands in Finland. Forest Ecology and Management 258. Puutason synty, kasvu ja kuolemismallit The ingrowth models are by so far the weakest part of the developed model set Eerikäinen, Miina & Valkonen. 2007. Models for the regeneration establishment and the development of established seedlings in uneven-aged Norway spruce dominated stands in southern Finland. Forest Ecology and Management 242. Taneli Kolström 8.4.2010 17
(Lähde: Eerikäinen ym 2007) Taneli Kolström 8.4.2010 18
Mitä tulossa Puutason mallit laajoilla alueilla tulevat mahdolliseksi Lähtötiedot Yksittäisten puun kehitystä kuvaavien mallien hyvyys Kapasiteetti Suurteholaskenta HPC Laajin kokeilu 3 milj ha, 8,1 mrd puuyksilöä (Cray XT, 2048 prosessoria) Lin, Kolström, Signell, Paro, Aspnäs, Westerholm & Schöring 2010. Evaluation of wood raw material production by simulating large-scale tree population dynamics using a single-tree distance-dependent high performance computing forest simulator. Submitted manuscript. Taneli Kolström 8.4.2010 19
Mekanistiset (fysiogiset) mallit Hybridimallit Tuleeko tämä lähestymistapa tuomaan jotain uutta lähitulevaisuudessa? Taneli Kolström 8.4.2010 20
Mallien käytettävyys
Mallin käytettävyys Kuinka paljon mallin taustalta löytyy empiriaa? Mikä on ollut mallin rakentajan tavoite? Epävarmuuden vaikutus simuloinneissa (Mäkinen 2009) Taneli Kolström 8.4.2010 22
Yhteenvetoa
Keskeisiä haasteita: Vähän tutkimusta eri-ikäisrakenteisesta metsätaloudesta Puuttuva tutkimustraditio Aineistojen ja kokeiden niukkuus Pitkien aikasarjojen puuttuminen Vähän systemaattista koetoimintaa Erilainen mallinnusfilosofia Esimerkiksi metsikön ikää ei voi käyttää kasvun ennustamisessa Taneli Kolström 8.4.2010 24
Kiitos mielenkiinnosta! www.uef.fi