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Modelling forest ecosystems: state of the art, challenges, and future directions

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Abstract:



Forest models should in future combine the predictive power and flexibility of process-based models with the empirical information and descriptive accuracy of conventional mensuration-based models. Progress is likely to be rapid if model developers identify the potential users of their models and the needs of those users. Users include operational forest managers, planners, bureaucrats, politicians, community and environmental groups, scientists, and academics. Extant models that could be used immediately or could be adapted for use by these groups are reviewed. Currently available process-based models can provide good estimates of growth and biomass productivity at various scales; combined with conventional models they can provide information of the type required by managers and planners. Climate-driven models can provide good estimates of potential plantation productivity, while detailed process models contribute to our understanding of the way systems function and are essential for future progress. Technical challenges for the future include continued research on carbon-allocation processes, nutrient availability in soils, and nutrient uptake by trees. It is important that we have models that can be used to predict and analyze the effects of technologies such as clonal forestry and possible genetic manipulation, as well as intensive management in relation to nutrition, weed control, and disease control. Large-scale analysis of forest productivity is already possible using models driven by remote sensing; inclusion of nutrition should be a goal in this area. Moves towards active collaboration and the implementation of mixed models in operational systems, as well as improving communication between model developers and users, should ensure that practical problems are identified and fed back to modellers, which should lead to rapid progress.

Les modèles de forêt devraient combiner dans le futur la puissance prédictive et la flexibilité des modèles basés sur les processus, avec l'information empirique et la précision descriptive des modèles conventionnels basés sur les mesures. Le progrès sera sans doute rapide si les développeurs de modèles identifient les utilisateurs potentiels de leurs modèles ainsi que leurs besoins. Parmi ces utilisateurs, il y a les aménagistes forestiers, les planificateurs, les bureaucrates, les politiciens, les groupes communautaires et environnementaux, les scientifiques et les académiciens. Les modèles existants qui pourraient être utilisés immédiatement ou être adaptés à l'usage de ces groupes sont passés en revue. Les modèles basés sur les processus qui sont couramment disponibles peuvent fournir de bons estimés de la croissance et de la productivité en biomasse à plusieurs échelles; combinés avec les modèles conventionnels, ils peuvent fournir l'information du type requis par les aménagistes et les planificateurs. Les modèles basés sur le climat peuvent fournir de bons estimés de la productivité potentielle des plantations, alors que les modèles détaillés de processus contribuent à notre compréhension du fonctionnement des systèmes et sont essentiels au progrès futur. La poursuite de la recherche sur les processus d'allocation du carbone, la disponibilité des nutriments dans les sols et le prélèvement des nutriments par les arbres fait partie des défis techniques pour le futur. Il est important que nous disposions de modèles qui puissent être utilisés pour prédire et analyser les effets des technologies telles que la foresterie clonale et les manipulations génétiques potentielles, de même que l'aménagement intensif en relation avec la nutrition et le contrôle des mauvaises herbes et des maladies. Une analyse à grande échelle de la productivité forestière est déjà possible en utilisant des modèles basés sur la télédétection; l'inclusion de la nutrition devrait être un but dans ce domaine. Une incitation à une collaboration active et l'application de modèles mixtes dans des systèmes opérationnels de même que l'amélioration de la communication entre les développeurs de modèles et leurs utilisateurs devraient garantir que les problèmes pratiques sont identifiés et alimentent en retour les modélisateurs, ce qui devrait engendrer un progrès rapide.[Traduit par la Rédaction]

Document Type: Commentary

Publication date: 2003-03-01

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  • Published since 1971, this monthly journal features articles, reviews, notes and commentaries on all aspects of forest science, including biometrics and mensuration, conservation, disturbance, ecology, economics, entomology, fire, genetics, management, operations, pathology, physiology, policy, remote sensing, social science, soil, silviculture, wildlife and wood science, contributed by internationally respected scientists. It also publishes special issues dedicated to a topic of current interest.
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