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Estimating forest productivity in the eastern Siskiyou Mountains of southwestern Oregon using a satellite driven process model, 3-PGS

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Abstract:

The 3-PGS (physiological principles for predicting growth using satellite data) model generates monthly estimates of transpiration, photosynthesis, and net primary production (NPP), the latter derived as a fixed proportion (0.47) of gross photosynthesis. To assess the reliability of a simplified process model (3-PGS) to predict the productive capacity of coniferous forest across diverse landscapes in southwestern Oregon, we first used a geographic information system to display and manipulate basic data. This involved the following steps: (i) extrapolate monthly mean weather data to reflect topographic variation; (ii) transform monthly temperature extremes to spatial resolution of 4 ha and estimate incoming solar radiation, subfreezing days per month, daytime vapor pressure deficits, and mean temperatures; (iii) convert statewide soil survey maps into topographically adjusted estimates of soil fertility and water storage capacity (); and (iv) acquire satellite-derived estimates of the faction of light intercepted by vegetation during midsummer. Model predictions of soil water availability during summer months compared well with those reported from published measurements of predawn water potentials at three contrasting sites and with measurements acquired at the end of seasonal drought at 18 sites (r2 = 0.78 with mean monthly modeled drought index; r2 = 0.57 with seasonal modeled drought index). Similarly, seasonal shifts in the relative importance of various climatic and edaphic variables closely matched those defined in previously published studies. Finally, model predictions of maximum annual aboveground growth were compared with those derived from forestry yield tables based on height-age relationships with a resulting r2 of 0.76, and a standard error of 1.2 m3·ha-1·year-1 (P < 0.01).

Le modèle 3-PGS (principes physiologiques pour prédire la croissance à l'aide de données satellites) génère des estimés mensuels de la transpiration, de la photosynthèse et de la production primaire nette (PPN) qui est calculée sur la base d'une proportion fixe (0,47) de la photosynthèse brute. Les auteurs ont d'abord utilisé un système d'information géographique pour afficher et manipuler les données de base dans le but d'évaluer la fiabilité d'un modèle simplifié des processus (3-PGS) pour prédire la capacité de production de la forêt résineuse présente dans plusieurs paysages différents du sud-ouest de l'Oregon. Cette démarche comprenait les étapes suivantes : (i) extrapoler les données météorologiques mensuelles moyennes pour refléter les variations topographiques; (ii) transformer les extrêmes de température mensuelle à un niveau de résolution spatiale de quatre ha et estimer la radiation solaire incidente, le nombre de jours par mois où la température est sous le point de congélation, les déficits de pression de vapeur durant le jour et les températures moyennes; (iii) convertir les cartes d'inventaire des sols à l'échelle de l'État en estimés de la fertilité des sols et de la capacité de rétention d'eau () ajustés en fonction de la topographie, et (iv) acquérir à partir de données satellitaires des estimés de la proportion de la lumière interceptée par la végétation au milieu de l'été. Les prédictions du modèle pour la disponibilité en eau du sol pendant les mois d'été se comparent avantageusement avec les valeurs rapportées dans la littérature sur la base de mesures du potentiel hydrique avant l'aube provenant de trois sites différents et avec les mesures prises au terme d'une sécheresse saisonnière dans 18 sites (r2 = 0,78 avec la modélisation d'un indice mensuel moyen de sécheresse ; r2 = 0,57 avec la modélisation d'un indice saisonnier de sécheresse). De la même façon, les variations saisonnières dans l'importance relative de diverses variables climatiques et édaphiques sont très semblables à celles qui ont été définies dans les études publiées antérieurement. Finalement, la croissance épigée annuelle maximale prédite par le modèle a été comparée à celle qui a été

Document Type: Research Article

Publication date: January 1, 2001

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nrc/cjfr/2001/00000031/00000001/art00016
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