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Within-stand variation in windthrow in southern boreal forests of Minnesota: Is it predictable?

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Abstract:

Wind damage to forests is determined by numerous factors that interact to produce complex, seemingly random damage patterns. However, the complexity may lie mostly among stands and be less within stands: in this study, I attempted to discern how predictable tree fall risk is within five southern boreal forest stands in northeastern Minnesota. I sampled five stands in the Boundary Waters Canoe Area Wilderness, following a July 1999 catastrophic windstorm. Levels of damage varied from 29.5% to 86.8% of basal area fallen and 23.3% to 63.4% of stems fallen. In all sites, the disturbance reduced mean trunk diameter of standing trees. In general, Abies balsamea (L.) Mill. was the most vulnerable species. I split the data set from each site into predictor and test portions and used the predictor data sets to derive logistic regression parameters for the relationship of tree size (trunk diameter) to probability of tree fall. Models based on these parameters allowed quite accurate predictions of the levels of damage in the test portion of each stand. For the five sites, the proportion of test trees predicted to fall differed from the proportion observed to fall by 5.7%, 3.9%, 8.3%, 1.4%, and 3.7% of the total test sample size. This suggests that while numerous factors indeed influence tree fall risk, the sizes and identities of trees may account for most of the within-stand variation in damage.

Les dommages causés aux forêts par le vent sont déterminés par de nombreux facteurs qui interagissent pour produire des patrons complexes de dommages, en apparence aléatoires. Toutefois, la complexité se situerait davantage entre les peuplements et beaucoup moins à l'intérieur des peuplements. Dans cette étude, l'auteur tente d'établir à quel point le risque de chablis est prévisible à l'intérieur de cinq peuplements situés dans la partie sud de la zone boréale au Nord du Minnesota. Cinq peuplements situés dans la Boundary Waters Canoe Area Wilderness ont été échantillonnés après une tempête catastrophique survenue en juillet 1999. Le niveau de dommages variait de 29,5 à 86,8 % en termes de surface terrière renversée, et de 23,3 à 63,4 % en termes de nombre de tiges renversées. Dans toutes les stations, la perturbation a réduit le diamètre moyen des tiges sur pied. En général, Abies balsamea (L.) Mill. était l'espèce la plus vulnérable. L'auteur a séparé les données de chaque station en un groupe " prédiction " et un groupe validation, et a utilisé le groupe prédiction pour dériver des paramètres de régression logistique décrivant la relation entre la taille des arbres (diamètre du tronc) et la probabilité de renversement. Les modèles basés sur ces paramètres ont permis de prédire avec assez de justesse le niveau de dommages dans le groupe validation de chaque peuplement. Pour les cinq stations, la proportion de renversement prédite pour les arbres du groupe validation différait de la proportion observée par 5,7, 3,9, 8,3, 1,4 et 3,7 % de l'échantillon total. Ceci suggère que, même si de nombreux facteurs influencent effectivement le risque de renversement, la taille des arbres et l'espèce permettent d'expliquer la majeure partie de la variation des dommages à l'intérieur d'un peuplement.[Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: 2004-02-01

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