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Assessment of forest GPP variations in central Italy

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A debate is in progress concerning the possible effects of climate changes on the primary production of both natural and artificial ecosystems. The current investigation builds on the hypothesis that trends of increasing air temperature observed in several Italian regions should positively affect productivity of mountain forest ecosystems. Temperature rise in the Mugello valley (central Italy) in the period 1986–2001 was first confirmed by the analysis of data from a local station. The effects of this rise on the productivity of deciduous forest ecosystems (dominated by beech, Fagus sylvatica L.) were then analysed through estimates of the fraction of absorbed photosynthetically active radiation (FAPAR) derived from the US National Oceanic and Atmospheric Administration Advanced Very High Resolution Radiometer satellite normalized difference vegetation index (NDVI) data. The use of a simplified parametric model (C-Fix) then allowed the combination of these FAPAR estimates with meteorological data (temperature and radiation) to produce annual values of forest gross primary productivity (GPP). Finally, validation of these GPP estimates was carried out by a comparison with dendrochronological measurements taken in the study forests. Because tree measurements were affected by external factors not exclusively related to forest GPP (stand aging, management practices, etc.), the comparison gave positive results only after applying a detrending operation to both series of annual GPP estimates and dendrochronological data. These results are a first indication that the rise in temperature that has occurred in Italy in the last decades has positively affected the productivity of mountain forest ecosystems.

Un débat est en cours en ce qui concerne les effets possibles des changements climatiques sur la production primaire des écosystèmes naturels et artificiels. Cette recherche est basée sur l’hypothèse voulant que la tendance à une augmentation de la température de l’air observée dans plusieurs régions de l’Italie affecte positivement la productivité des écosystèmes forestiers de montagne. La hausse de température dans la vallée de Mugello (centre de l’Italie) durant la période de 1986 à 2001 a été confirmée pour la première fois par l’analyse des données d’une station locale. Les effets de cette hausse sur la productivité des écosystèmes forestiers feuillus (dominés par le hêtre, Fagus sylvatica L.) ont ensuite été analysés à l’aide d’estimations de la fraction absorbée du rayonnement photosynthétiquement actif (FARPA) dérivées de données de l’indice de végétation différentielle normalisé selon NOAA-AVHRR. L’utilisation d’un modèle paramétrique simplifié (C-Fix) a ensuite permis de combiner ces estimations de FARPA avec les données météorologiques (température et rayonnement) pour produire des valeurs annuelles de productivité primaire brute (PPB) de la forêt. Finalement, la validation de ces estimations de PPB a été réalisée à l’aide de comparaisons avec des mesures dendrochronologiques prises dans les forêts étudiées. Puisque ces dernières mesures étaient affectées par des facteurs externes pas toujours exclusivement reliés à la PPB de la forêt (vieillissement des peuplements, pratiques d’aménagement, etc.), les comparaisons ont produit des résultats positifs uniquement après avoir appliqué une opération de redressement aux séries d’estimation de PPB et aux données dendrochronologiques. Ces résultats sont une première indication que la hausse de température survenue en Italie au cours des dernières décennies a positivement affecté la productivité des écosystèmes forestiers de montagne.

Document Type: Research Article

Publication date: October 1, 2007

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