Kirjanpainajan (Ips typographus L.) aiheuttamat laajamittaiset vauriot kuusimetsille (Picea abies (L.) H. Karst.), ovat lisääntyneet viime vuosikymmeninä. Tämä väitöskirja arvioi, miten puusto, sekä maisema- ja ilmastotekijät vaikuttavat kirjanpainajan aiheuttamiin tuhoihin ja niiden alueelliseen jakautumiseen Suomessa. Osatutkimus I analysoi kirjanpainajan vaurioittamien ja vaurioilta säästyneiden metsiköiden välisiä eroja sekä maisematekijöiden vaikutusta uusien kirjanpainajatuhojen syntyyn. Osatutkimus II tarkasteli kirjanpainajatuhojen alueellista esiintymistä sekä puuston ja maiseman ominaisuuksien vaikutusta tuhokeskittymien muodostumiseen. Osatutkimus III kehitti todennäköisyysmalleja tuhojen esiintymiselle, huomioiden puusto, maisema- ja ilmastotekijät, sekä todellisen maisemarakenteen. Tutkimuksessa hyödynnettiin vuosina 2012–2022 hakkuista tehtyjä metsänkäyttöilmoituksia sekä Metsäkeskuksen puustovarantotietoja. Tutkimusaineisto kattoi yli kaksi miljoonaa kuusimetsikköä Etelä-Suomen alueella (11,4 miljoonaa ha).
Kirjanpainajan vaurioittamien ja vaurioilta välttyneiden metsiköiden välisiä eroja testattiin Χ2 testillä ja Mann-Whitney U testillä. Niiden lisäksi käytettiin yleistettyjä lineaarisia sekamalleja arvioitaessa maisemaominaisuuksien vaikutusta uusien vaurioiden syntyyn (Osatutkimus I) ja kirjanpainajan tuhokeskittymien muodostumiseen (Osatutkimus II) sekä ennustamaan kirjanpainajatuhojen todennäköisyyttä metsikkötasolla (Osatutkimus III). Paikalliset tuhokeskittymät tunnistettiin niiden tilajakaumaa analysoivan Moranin I-indeksin avulla (Osatutkimus II).
Varttuneet vanhat kuusimetsiköt, joilla oli suuri keskiläpimitta ja jotka sijaitsivat lähellä viimeaikaisia avohakkuita, tai tuuli- ja kirjanpainajatuhoja, olivat tuhoalttiita (Osatutkimus I). Metsiköt, jotka sijaitsivat lähellä viimeaikaisia kirjanpainajatuhoja, olivat puolestaan alttiita muodostamaan tuhokeskittymiä (Osatutkimus II). Parhaat kirjanpainajatuhoja ennustavat tekijät olivat etäisyys avohakkuisiin, metsikön keskiläpimitta, etäisyys aiempiin kirjanpainajatuhoihin sekä peräkkäisten kuumien päivien lukumäärä (Osatutkimus III). Tulosten perusteella tarvitaan tehokkaita ennakoivia riskinhallintakeinoja kasvavan kirjanpainajatuhojen torjumiseksi muuttuvassa ilmastossa.
Ilmasta tehtävä laserkeilaus on tehostanut metsänarviointia viime vuosikymmenten aikana, koska sen avulla voidaan tuottaa 3D-tietoa metsien rakenteesta. Tämä tutkimus keskittyy laserkeilauspohjaisen metsänarvioinnin ja metsäsuunnittelun integrointiin kun tavoitteena on luoda dynaamisia käsittelykuvioita (DTU, dynamic treatment units). Käsittelykuviot eivät ole kiinteitä ja ennalta määrättyjä, vaan ne muodostetaan yhdistämällä pienempiä laskentayksiköitä. Yhdistely suoritetaan metsänhoitotavoitteiden ja metsien dynamiikan perusteella. Tutkimus suoritettiin kahdessa mäntymetsässä Kastilian ja Leónin alueella Espanjassa, joilta kerättiin sekä maastomittauksia että laserkeilausaineistoa. Tämä väitöskirja sisältää neljä artikkelia jotka käsittelevät dynaamisten käsittelykuvioiden muodostamista (artikkelit I ja III), vaihtoehtoisten inventointiyksiköiden (FIU, forest inventory unit) vaikutuksia kun ongelma muotoillaan kahdella eri tavalla (artikkelit I, II ja IV), ja koealojen paikannusvirheiden vaikutuksia aina otantavaiheesta päätöksentekoon asti (artikkeli II). Puustotunnukset estimoitiin kaikissa artikkeleissa laserkeilauksen perusteella, ja läpimittajakaumia sekä metsikön dynamiikkaa kuvaavia malleja sovellettiin pysyvillä koealoilla havaittujen puustotunnusten muutoksen ennustamiseen. Simulointien lopputuloksena saatiin käsittelyketjuja, jotka pyrkivät maksimoimaan ei-spatiaalisia (artikkeli III) ja spatiaalisia (kaikki artikkelit) vastemuuttujia sisältävien hyötyfunktioiden arvoja. Tulokset osoittavat epäsäännöllisten inventointiyksiköiden tuottavan hyviä tuloksia ja korostavat segmentointimenetelmien avulla saatavia hyötyjä, kun tavoitteena on luoda kompakteja käsittelykuvioita. Spatiaalinen optimointi paransi metsäsuunnitelmissa tarvittavaa kuviointia ja lisäsi suunnittelun kustannuksia vain vähän verrattuna ilman spatiaalista optimointia laadittuihin suunnitelmiin. Spatiaaliset tavoitteet ja spatiaalisuuden huomioivat korjuukustannusfunktiot helpottavat inventointiyksiköiden koostamista kuvioiksi. Heuristiset optimointimenetelmät toimivat tehokkaasti kombinatoristen ongelmien ratkaisemisessa. Väitöskirja osoittaa kuinka laajasti käytettyjen laserkeilauspohjaisten menetelmien ja spatiaalisen optimoinnin yhdistäminen auttaa parempien metsäsuunnittelumenetelmien kehittämisessä.