Titta Majasalmi

Estimation of leaf area index and the fraction of absorbed photosynthetically active radiation in a boreal forest

Majasalmi T. (2015). Estimation of leaf area index and the fraction of absorbed photosynthetically active radiation in a boreal forest. https://doi.org/10.14214/df.187

Tiivistelmä

Boreaalisen metsän lehtialaindeksin ja sen sitoman fotosynteettisesti aktiivisen säteilyn arviointi Tämän väitöskirjan tarkoituksena oli kehittää LAI:n ja fPAR:in maastomittausmenetelmiä ja arvioida nykyisten satelliittipohjaisten LAI- ja fPAR-tuotteiden toimivuutta boreaalisissa metsissä. Lehtialaindeksi (leaf area index, LAI) kuvaa lehtien toispuolista pinta-alaa maapinta-alaa kohden (m2/m2). Akronyymi fPAR on lyhennelmä sanoista fraction of absorbed photosynthetically active radiation (PAR) ja se kuvaa kasvillisuuden kykyä sitoa auringosta saapuvaa säteilyä. fPAR määräytyy LAI:n ja auringon kulman perusteella. LAI:ta ja fPAR:ia voidaan arvioida avaruudesta tehtävällä kaukokartoituksella ja mielenkiinnon kohteena voi olla esimerkiksi globaali ympäristön seuranta. Tällä hetkellä kaukokartoitusmenetelmien kehittymistä hidastaa maastoaineistojen puute, sillä maastoaineistot ovat välttämättömiä mallien tarkkuuden arvioinnissa. Koska LAI on yksi tärkeimpiä fPAR:iin vaikuttavia muuttujia, väitöskirjan ensimmäinen osio keskittyi LAI:n maastomittausmenetelmien tarkkuuden arviointiin. Ensimmäisen osan tarkoituksena oli selvittää, kuinka erilaiset LAI:n arviointitavat ja otanta-asetelmat toimivat boreaalisissa metsissä. Satelliitista mitattujen LAI-arvojen kelpoisuutta arvioitiin vertaamalla niitä maastossa mitattuihin arvoihin. Tulosten mukaan erilaiset LAI:n arviointitavat tuottavat systemaattisesti poikkeavia arvioita ja arvioiden tarkkuus riippuu paitsi käytetystä menetelmästä, myös maastomittausten otanta-asetelmasta. Tutkimuksessa havaittiin, että satelliitista mitattuihin LAI-arvoihin sisältyy paljon ajallista ja paikallista vaihtelua, joka johtuu osin satelliitin mittaaman signaalin saturoitumisesta. Väitöskirjan toinen osa keskittyi fPAR:in mittaamiseen ja mallintamiseen. Tutkimuksen aluksi esiteltiin uusi fPAR-malli, joka soveltuu laajojen alueiden fPAR-arviointiin. Mallin toimivuutta arvioitiin vertaamalla mitattuja ja mallinnettuja fPAR-arvoja toisiinsa. fPAR-mallin todettiin toimivan hyvin. Tämän jälkeen tutkittiin, kuinka hyvin nykyiset satelliittimittauksiin perustuvat fPAR-tuotteet vastaavat maastomittauksiin perustuvaa fPARia. Yleensä satelliittituotteiden toimivuutta arvioitaessa on keskitytty vain metsän latvuskerroksen sitoman säteilymäärän arviointiin, mutta tässä tutkimuksessa huomioitiin myös aluskasvillisuuden sitoma säteily. Tulokset osoittivat, että satelliittimittauksiin perustuva fPAR voi vastata paremmin metsikön latvuksen ja aluskasvillisuuden yhteenlaskettua fPAR:ia kuin pelkän latvuskerroksen fPAR:ia.

Avainsanat
LAI; fPAR; globaali kasvillisuustuote; TRAC; LAI-2000; fotonin uudelleen törmäyksen todennäköisyys

Julkaistu 24.2.2015

Katselukerrat 4317

Saatavilla https://doi.org/10.14214/df.187 | Lataa PDF

Osajulkaisut

Majasalmi T., Rautiainen M., Stenberg P., Lukeš P. (2013). An assessment of ground reference methods for estimating LAI of boreal forests. Forest Ecology and Management 292: 10-18.

https://doi.org/10.1016/j.foreco.2012.12.017

Majasalmi T., Rautiainen M., Stenberg P., Rita H. (2012). Optimizing the sampling scheme for LAI-2000 measurements in a boreal forest. Agricultural and Forest meteorology 154-155: 38-43.

https://doi.org/10.1016/j.agrformet.2011.10.002

Heiskanen J., Rautiainen M., Stenberg P., Mõttus M., Vesanto V.-H., Korhonen L., Majasalmi T. (2012). Seasonal variation in MODIS LAI for a boreal forest area in Finland. Remote Sensing of Environment 126: 104-115.

https://doi.org/10.1016/j.rse.2012.08.001

Rautiainen M., Mõttus M., Heiskanen J., Akujärvi A., Majasalmi T., Stenberg P., (2011). Seasonal reflectance dynamics of common understory types in a northern European boreal forest. Remote Sensing of Environment 115: 3020-3028.

https://doi.org/10.1016/j.rse.2011.06.005

Majasalmi T., Rautiainen M., Stenberg P. (2014). Modeled and measured fPAR in a boreal forest: Validation and application of a new model. Agricultural and forest meteorology 189-190: 118-124.

https://doi.org/10.1016/j.agrformet.2014.01.015

Corrigendum to study V (2015).

https://doi.org/10.1016/j.agrformet.2015.01.016

Majasalmi T., Rautiainen M., Stenberg P., Manninen T. (2015). Validation of MODIS and GEOV1 fPAR products in a boreal forest site in Finland. Remote Sensing 7: 1359-1379.

https://doi.org/10.3390/rs70201359

---