Noora Tienaho

Remote sensing of surface fires in boreal forests

Tienaho N. (2025). Remote sensing of surface fires in boreal forests. https://doi.org/10.14214/df.373

Tiivistelmä

Metsäpalot ovat luontainen osa boreaalisten metsien dynamiikkaa, mutta samalla ne uhkaavat metsien hiilivarastoja. Metsäpaloista latvapaloja on tutkittu maailmalla laajasti, mutta Fennoskandiassa yleisemmät matalan intensiteetin pintapalot ovat saaneet vähemmän huomiota tutkimuskirjallisuudessa. Tässä väitöskirjassa hyödynnettiin kaukokartoitusmenetelmiä pintapalojen tutkimiseen Etelä-Suomessa kahdeksalla noin hehtaarin kokoisella männynvaltaisella koealalla, joilla toteutettiin pintapaloja simuloivat ennallistamispoltot. Maastolaserkeilauksen (terrestrial laser scanning, TLS) avulla kasvillisuudesta laadittiin kolmiulotteiset mallit sekä ennen paloja että niiden jälkeen muutosten havaitsemiseksi.

Ensimmäisessä osajulkaisussa hyödynnettiin kahden ajankohdan TLS-aineistoja palaneiden alueiden tunnistamiseen ja aluskasvillisuuden tilavuusmuutosten arviointiin. Kehitetty palaneiden alueiden luokitusmenetelmä saavutti korkean tarkkuuden (recall, precision, F1-score = 0.9). Keskimäärin 85 % koealojen pinta-alasta paloi, ja aluskasvillisuuden tilavuus väheni keskimäärin 1200 m³/ha, joskin vaihtelu koealojen sisällä ja välillä oli suurta.

Toisessa osajulkaisussa tarkasteltiin, kuinka aluskasvillisuus vaikuttaa TLS-aineistoon pohjautuvien digitaalisten korkeusmallien (digital terrain model, DTM) tarkkuuteen ja näitä hyödyntäviin puusto- ja metsikkötunnuksiin. Palaneilla alueilla palon jälkeiset korkeusmallit olivat keskimäärin 10 cm matalampia kuin ennen paloa, ja korkeusmallien välisen erot sekä keskineliöpoikkeamat olivat suurempia kuin palamattomilla kontrollialueilla. Korkeusmallin noin 10 cm yliarvio johti aliarviointeihin puusto- ja metsikkötunnuksissa: 1.3 mm (0.6 %) rinnankorkeusläpimitassa, 4.8 dm³ (3.1 %) yksittäisen puun runkotilavuudessa ja ~3 m³/ha (1.3 %) kokonaisrunkotilavuudessa.

Kolmannessa osajulkaisussa arvioitiin Sentinel-2-satelliittiaineistoon pohjautuvan normalisoidun palosuhdeindeksin (normalized burn ratio, NBR) soveltuvuutta pintapalojen tunnistamiseen. Breakpoint-analyysi tunnisti suurimman osan paloista, ja havaitsematta jääneet tapaukset liittyivät vähäisempiin kasvillisuusmuutoksiin ja tiheämpään latvuspeitteeseen. NBR-muutosten ja TLS-mitattujen aluskasvillisuuden tilavuusmuutosten välillä havaittiin kohtalainen negatiivinen korrelaatio (r = –0.5). NBR:n vaihtelua selittivät kasvillisuuden muutokset, latvuspeite sekä koealojen olosuhteet (R² = 84 %).

Tässä väitöskirjassa osoitettiin, että kehitetyt kaukokartoitusmenetelmät tarjoavat lupaavan keinon pintapalojen tunnistamiseen ja aluskasvillisuuden muutosten mittaamiseen. Tulokset tukevat menetelmäkehitystä ja syventävät ymmärrystä pintapalojen roolista boreaalisten metsien rakenteessa, dynamiikassa ja hiilitaseessa.

Avainsanat
maastolaserkeilaus; metsäpalot; monispektrinen satelliittikuvaus; palojälki; Sentinel-2; digitaalinen korkeusmalli

Julkaistu 2.6.2025

Katselukerrat 127

Saatavilla https://doi.org/10.14214/df.373 | Lataa PDF

Osajulkaisut

Tienaho N, Saarinen N, Yrttimaa T, Kankare V, Vastaranta M (2024) Quantifying fire-induced changes in ground vegetation using bitemporal terrestrial laser scanning. Silva Fennica 58(3), article id 23061.

https://doi.org/10.14214/sf.23061

Tienaho N, Yrttimaa T, Saarinen N, Vaaja M, Vastaranta M (2025) Effects of ground vegetation on terrestrial laser scanning-derived digital terrain models in boreal forests. Manuscript.

Tienaho N, Wittke S, Yrttimaa T, Kivimäki A, Puttonen E, Saarinen N, Vastaranta M (2025) Examining low-intensity surface fires in boreal forests using Sentinel-2 time series and bitemporal terrestrial laser scanning. Scandinavian Journal of Forest Research 40(1): 29–40.

https://doi.org/10.1080/02827581.2025.2457469

---