Artikkelit jotka sisältää sanan 'Bayesian inference'

Ilmaraot ovat tärkeä yhteys puiden fysiologisten prosessien ja ympäristön välillä, joten ilmarakosäädön mallintaminen on kriittisen tärkeää puiden toiminnan ja kasvun ymmärtämiseksi. Eräs ilmarakosäädön malli, jota on laajalti testattu, perustuu ilmarakosäädön optimointiin Lagrangen menetelmällä. Tämän tutkimuksen tavoitteena oli laajentaa optimaalinen ilmarakosäätömalli koko puun tasolle, ja yhdistää se rungon paksuuskasvun malliin. Tässä työssä kehitelty uusi malli yhdistää ilmarakosäädön yhteyttämisen ei-ilmarakoisille rajoitteille, maan vesipitoisuuteen, entsymaattiseen aktivaatioon ja rungon paksuuskasvun fenologiaan. Malli tarvitsee syötteenä meteorologisia suureita, valon määrää, sekä maan vesipitoisuutta, ja se ennustaa haihdunnan, yhteyttämisen sekä paksuuskasvun 30 minuutin aikaresoluutiolla. Malli parametrisoitiin Bayesilaista päättelyä käyttäen, ja sen ennusteita verrattiin mittauksiin männyn (Pinus sylvestris) ja kuusen (Picea abies) toiminnasta Suomessa suolla sekä kivennäismaalla. Malli onnistui hyvin simuloimaan puiden haihduntaa ja rungon läpimitanmuutoksia. Malliparametrien tilastollinen analyysi osoitti, että nuorilla/lyhyillä puilla oli aina suurempi ilmarakojohtavuus vanhoihin/pitkiin puihin verrattuna tyypillisillä ilman kyllästysvajeen ja valon määrän arvoilla. Analyysi osoitti myös, että puiden hydraulinen johtavuus maasta juuriin sekä minimaalinen marginaalinen vedenkäyttötehokkuus korreloi positiivisesti lehtipinta-alan ja mantopuupinta-alan suhteeseen. Paksuuskasvun mallinnettu kesto korreloi positiivisesti lehtipinta-alaspesifisen kasvukauden kokonaisyhteyttämismäärän kanssa kostealla suolla, mutta samaa korrelaatiota ei havaittu kuivemmalla kivennäismaalla. Lisäksi muut paksuuskasvun fenologiset parametrit eivät korreloineet yhteyttämisen kanssa kummallakaan kasvupaikalla, mikä viittaa siihen, että yhteyttäminen yksin ei riitä kuvaamaan boreaalisten puiden paksuuskasvun fenologiaa. Malli antaa helposti käytettävän työkalun puiden ekofysiologian ja paksuuskasvun mallintamiseen, sekä näkemystä laajemman skaalan hiilinielujohteiseen kasvillisuuden mallintamiseen.

• Liu, University of Helsinki, Faculty of Agriculture and Forestry, Department of Forest Sciences https://orcid.org/0000-0002-8353-1354 Sähköposti: –

Globaalimuutos muuttaa jäljellä olevien luonnontilaisten boreaalisten metsien rakennetta ja dynamiikkaa. Näiden metsäekosysteemien muutoksilla on suuria vaikutuksia esimerkiksi luonnon monimuotoisuuteen ja hiilen kiertoon. Siksi on keskeistä ymmärtää miten luonnontilaisten metsien rakenne ja dynamiikka muuttuvat.

Väitöskirjassani tarkastelen luonnontilaisten boreaalisten metsien rakenteen vaihtelua tilassa ja muutosta ajassa kolmella Pohjois-Fennoskandiassa ja kahdella itäisessä Pohjois-Amerikassa sijaitsevalla tutkimusalueella. Hyödynnän ilmakuvilta visuaalisesti tulkittua latvuspeittävyyttä, maastomittauksia sekä puiden vuosilustoista saatavia kasvuhistoriatietoja metsärakenteen vaihtelun ja muutoksen tarkastelussa. Kolmelta ajanhetkeltä vuosien 1959 ja 2011 väliltä tehdystä visuaalisesta tulkinnasta laskettiin systemaattinen ja satunnainen tulkintavirhe, ja niitä hyödynnettiin Bayes-päättelyssä erotettaessa uskottavaa ekologista vaihtelua tai muutosta ilmakuvatulkinnan virheestä.

Väitöskirjassani kuvaan uuden menetelmän ja käytän sitä metsärakenteen spatiaalisen vaihtelun ja muutoksen tarkasteluun. Menetelmää hyödyntäen havaitsimme uskottavaa spatiaalista vaihtelua ja muutosta jokaisen tutkimusalueen metsien rakenteessa. Sekä muutos, että vaihtelu ilmenivät useilla mittakaavatasoilla, jotka olivat samankaltaisia eri tutkimusalueilla. Vaikka eri prosessien havaittiin aiheuttavan metsärakenteen vaihtelua eri mittakaavatasoilla, vaihtelun mittakaavatasojen samankaltaisuus tutkimusalueiden välillä osoittaa, että boreaalisista luonnonmetsistä saatetaan tunnistaa luonteenomaisia metsärakenteen vaihtelun mittakaavatasoja, jotka ovat riippumattomia esimerkiksi erilaisista valtapuulajeista tai häiriökierroista. Metsärakenteen muutoksen monimittakaavainen tarkastelu osoitti huomattavimpien muutosten tapahtuneen suurilla, neliökilometrien mittakaavatasoilla.

Väitöskirjani osoittaa historiallisten kaukokartoitusaineistojen käyttökelpoisuuden sekä käytön haasteet metsätutkimuksessa. Havaintoni luonnonmetsien rakenteen monimittakaavaisesta vaihtelusta ja muutoksesta, näiden mittakaavatasojen tunnistettavuudesta, erotettavuudesta ja laskennallisesta määrityksestä sopivat hierarkiateorian ja hierakkisen laikkudynamiikan viitekehykseen. Toisaalta havaitsemani laaja-alainen muutos on ristiriidassa vallitsevan boreaalisten luonnonmetsien muutosta kuvaavan teorian, pienaukkodynamiikan, kanssa. Väitöskirjani tuloksista voidaan päätellä tutkimieni metsien muuttuneen ensisijaisesti laaja-alaisten kasvuympäristön muutosten, esimerkiksi häiriökierron tai kasvuolosuhteiden muutosten, vuoksi. Nämä laaja-alaiset muutokset ovat kasvattaneet tutkimieni metsien puuston biomassaa viimeisten vuosikymmenten aikana.

• Kulha, University of Helsinki, Department of Forest Sciences Sähköposti: niko.kulha@helsinki.fi