Forest health monitoring in transition : Evaluating insectinduced disturbances in forested landscapes at varying spatial scales

Show full item record



Permalink

http://urn.fi/URN:ISBN:978-951-651-647-2
Title: Forest health monitoring in transition : Evaluating insectinduced disturbances in forested landscapes at varying spatial scales
Author: Kantola, Tuula
Contributor organization: University of Helsinki, Faculty of Agriculture and Forestry, Metsätieteiden osasto
Doctoral Programme in Sustainable Use of Renewable Natural Resources
Helsingin yliopisto, maatalous-metsätieteellinen tiedekunta
Uusiutuvien luonnonvarojen kestävän käytön tohtoriohjelma
Helsingfors universitet, agrikultur-forstvetenskapliga fakulteten
Doktorandprogrammet i hållbart utnyttjande av förnybara naturresurser
Publisher: Finnish Society of Forest Science
Date: 2019-06-14
Language: eng
Belongs to series: Dissertationes Forestales - URN:ISSN:2323-9220
URI: http://urn.fi/URN:ISBN:978-951-651-647-2
http://hdl.handle.net/10138/303583
Thesis level: Doctoral dissertation (article-based)
Abstract: Climate change is amplifying forest disturbances, especially those by insect pests. In addition to native species, alien insects are threatening forest health, ecosystem sustainability, and economic return. Uncertainties related to insect pest infestations are increasing along the risk of high impacts. There is a high demand of accurate and cost-effective methods for forest health monitoring to prevent, control, and mitigate the various negative impacts, as well as to support decision-making. Current needs for information for efficient forest management are complex and extensive. The required quality cannot be met with traditional forest inventory methods. Forest information should be up-to date and available across spatial and temporal scales. The developing field of remote sensing and geographical information systems provide new means for various forest monitoring. However, disturbance monitoring, especially by insect pests, gives an extra challenge and increased uncertainties compared to other forest monitoring tasks. With new approaches, valuable information on disturbances can be derived for evaluation of insect-induced forest disturbance at reasonable high accuracy and reduced amount of fieldwork. This dissertation aims towards improved forest health monitoring. Insect-induced disturbances from tree level to larger areas were evaluated in six sub-studies. Different remote sensing sensors and approaches, and ecological niche modeling were employed in disturbance evaluation. Study species include native and invasive insect pests. In context of recent research, issues specific to insect disturbance monitoring are discussed. Pattern, frequency, scale, and intensity of insect infestations vary depending on the pest and landscapes in question affecting disturbance detection and impact evaluation. Sensors, platform, and/or modeling methods have to be chosen accordingly. Environmental features, such as topography, and level of landscape fragmentation give restrictions to the method selection, as well as to the appropriate spatial resolution. Importance of varying information is also affected by the scale and resolution of investigation. Timing of data acquisition is crucial. Early detection and timely management operations are often the only way to mitigate insect outbreaks. Moreover, amount and accuracy of auxiliary information, including forest inventory data, and disturbance history, differ between countries and continents. Forest policies and practices differ between regions affecting selection of usable data sets and methods. Forest health monitoring should be included into forest monitoring systems for timely disturbance detection, accurate monitoring, and impact evaluation. Higher and lower spatial resolution remote sensing should be combined over varying spatial ranges and modeling techniques incorporated for flexible and cost-efficient monitoring over a gradient of different forest ecosystems, climatic conditions, and forest inventory and management practices. Open access remote sensing archives with high temporal resolution could facilitate continuous monitoring of wide forest areas. Developing satellite technology may respond to these needs. Plenty of valuable research on forest health monitoring exist. However, considerably more research is still needed before comprehensive monitoring systems can be adopted at the operational level. Development of remote sensing and modeling techniques, as well as improving computational power and databases facilitate continuous improvement of forest health management practices.Hyönteisten aiheuttamat metsätuhot lisääntyvät ilmaston muuttuessa. Kotoperäisten hyönteislajien lisäksi vieraslajit uhkaavat metsien terveyttä. Saman aikaisesti tuhojen lisääntyessä, lisääntyy myös niiden ennustamiseen liittyvä epävarmuus. Tehokkaita menetelmiä metsien terveyden seurantaan tarvitaan kiireellisesti, jotta tuhoista aiheutuvia negatiivisia vaikutuksia voitaisiin ehkäistä tai vähentää. Tehokkaan metsien terveyden seurannan tueksi tarvitaan valtava määrä tarkkaa tietoa laajoilta alueilta. Tietoja on myös pystyttävä päivittämään usein. Tarvittavaa tietoa ei voida tuottaa ainoastaan perinteisiin menetelmiin tukeutuen. Viime aikojen nopea kehitys kaukokartoitus- ja paikkatietomenetelmissä, kuten myös spatiaalisten mallien ja algoritmien kehitys, on tuottanut uusia tehokkaita keinoja metsävarojen seurantaan. Näiden menetelmien mukauttaminen metsätuhojen kartoitukseen ja metsien terveyden seurantaan on vaativaa. Metsänterveyden seurantaan liittyvä epävarmuus vaikuttaa myös menetelmien soveltamiseen. Väitöskirja koostuu yhteenvedosta ja kuudesta osajulkaisusta, joissa tutkitaan hyönteistuhojen seurantaa ja arviointia monella eri mittakaavalla. Tutkimuksissa on hyödynnetty useita eri kaukokartoitus- ja mallinnusmenetelmiä. Tarkastelun mittakaava vaihtelee yksittäisen puun tasolta mannertason malleihin. Työssä vertaillaan myös hyönteistuhojen seurantaa erityyppisillä metsäalueilla Fennoskandiasta Pohjois-Amerikkaan. Tuhon laajuus, intensiteetti ja jakautuminen maastossa vaihtelevat huomattavasti, riippuen muun muassa hyönteislajista ja alueesta. Tästä vaihtelevuudesta johtuen kaukokartoitus ja mallinnusmenetelmät tulee tarkasti valita niin, että ne sopeutuvat kyseisen tuhon havaitsemiseen ja seurantaan. Myös käytettävä tieto ja aineistot vaikuttavat sopivien menetelmien ja mittakaavan valintaan. Spatiaalinen resoluutio, sekä mittakaava, jolla tuhoa tarkastellaan ovat tärkeässä asemassa seurannan onnistumisen kannalta. Seurannan ajoitus ja temporaalinen resoluutio vaikuttavat huomattavasti siihen, voidaanko kyseessä oleva tuho havaita ilmasta käsin. Oikea ajoitus vaikuttaa myös hyönteistuhojen negatiivisia seurauksia vähentävien toimenpiteiden oikea-aikaiseen toteutukseen. Metsien terveyden kattava seuranta olisi saatava osaksi metsäalueitten monitorointijärjestelmiä. Tämä seuranta sisältäisi parhaimmillaan yhdistelmän korkean ja matalan resoluution kaukokartoitusta ja spatiaalisia malleja, joita yhdistelemällä voitaisiin taata joustava ja kustannustehokas metsien terveyden monitorointijärjestelmä, joka toimisi erilaisissa ympäristöissä yli ilmasto- ja kasvillisuusgradienttien. Nopeasti kehittyvä satelliittiteknologia, sekä vapaasti käytettävät aineistot saattavat olla tärkeä osa järjestelmiä. Viime aikaisesta kehityksestä huolimatta, runsaasti uutta tutkimusta on vielä tehtävä, ennen kuin metsien terveyden tehokas seuranta voidaan mukauttaa käytännön tasolle.
Subject: Metsätieteet
Rights: Julkaisu on tekijänoikeussäännösten alainen. Teosta voi lukea ja tulostaa henkilökohtaista käyttöä varten. Käyttö kaupallisiin tarkoituksiin on kielletty.


Files in this item

Files Size Format View

There are no files associated with this item.

This item appears in the following Collection(s)

Show full item record