Collaborative Research: MSA: Incorporating canopy structural complexity to improve model forecasts of functional effects of forest disturbance

合作研究:MSA:结合冠层结构复杂性来改进森林干扰功能效应的模型预测

基本信息

  • 批准号:
    1926538
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 24.02万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2019
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2019-09-01 至 2023-08-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Disturbances such as fire, storms, and insect outbreaks change the physical structure of forests and affect growth rates. Severe disturbances often reduce forest growth rates; these events are well-studied but rare. Most disturbances are more moderate and can boost growth rates by reshaping forest canopies to increase light capture and carbon uptake. Ecosystem models often fail to predict forest responses to moderate disturbances. This is partly because they rely on simplistic concepts of forest structure. Remote sensing methods can detect disturbances and measure impacts on forest structure. This project combines these methods to improve model predictions of forest responses to moderate disturbance. Better model predictions will help improve forest management practices. The research will leverage decades of Landsat satellite imagery to map recent (5 years old) disturbances at forested NEON sites. LiDAR from the NEON Aerial Observation Platform (AOP) will characterize canopy structure at these sites by calculating several structural metrics with demonstrated links to ecosystem functions. We will identify structural signatures of several forest disturbances by comparing canopy structure in disturbed areas to nearby undisturbed areas. The range of disturbance types and severity, in combination with a wide diversity of forest types will provide a macrosystem-level understanding of disturbance consequences for forest structure. We will use the resulting maps of disturbance and canopy structure to test the skill of the Ecosystem Demography (ED2) model at capturing the structural and functional outcomes of disturbance. Using model experiments, we will quantify the improvements in Net Primary Production and Net Ecosystem Production by assimilating NEON AOP structural data into ED2.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
诸如火灾,风暴和昆虫爆发之类的干扰改变了森林的物理结构,并影响生长速度。严重的干扰通常会降低森林的生长速度;这些事件经过充分研究,但很少见。大多数干扰更为中等,可以通过重塑森林冠状器来增加捕获光和碳吸收来提高增长率。生态系统模型通常无法预测森林对中等干扰的反应。这部分是因为它们依赖于森林结构的简单概念。遥感方法可以检测干扰并衡量对森林结构的影响。该项目结合了这些方法,以改善森林对中度干扰的响应的模型预测。更好的模型预测将有助于改善森林管理实践。这项研究将利用数十年的兰萨特卫星图像来绘制森林霓虹灯地点最近(5岁)的干扰。霓虹灯空中观察平台(AOP)的LIDAR将通过计算几个结构性指标,这些指标与生态系统功能有联系,从而在这些位置表征冠层结构。我们将通过将干扰区域的冠层结构与附近未受干扰的地区进行比较,确定几种森林干扰的结构特征。干扰类型和严重性的范围与各种森林类型的多样性结合在一起,将提供对森林结构的干扰后果的宏观系统级别的理解。我们将使用最终的干扰和冠层结构图来测试生态系统人口统计学(ED2)模型的技能,以捕获干扰的结构和功能结果。使用模型实验,我们将通过将霓虹灯AOP结构数据吸收到ED2中来量化净初级生产和净生态系统生产的改进。该奖项反映了NSF的法定任务,并被认为是值得通过基金会的知识分子的评估来评估的,并具有更广泛的影响。标准。

项目成果

期刊论文数量(5)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Short‐term effects of moderate severity disturbances on forest canopy structure
中等严重程度干扰对森林冠层结构的短期影响
  • DOI:
    10.1111/1365-2745.14145
  • 发表时间:
    2023
  • 期刊:
  • 影响因子:
    5.5
  • 作者:
    Choi, Dennis Heejoon;LaRue, Elizabeth A.;Atkins, Jeff W.;Foster, Jane R.;Matthes, Jaclyn Hatala;Fahey, Robert T.;Thapa, Bina;Fei, Songlin;Hardiman, Brady S.
  • 通讯作者:
    Hardiman, Brady S.
A theoretical framework for the ecological role of three‐dimensional structural diversity
三维结构多样性生态作用的理论框架
  • DOI:
    10.1002/fee.2587
  • 发表时间:
    2023
  • 期刊:
  • 影响因子:
    10.3
  • 作者:
    LaRue, Elizabeth A;Fahey, Robert T;Alveshere, Brandon C;Atkins, Jeff W;Bhatt, Parth;Buma, Brian;Chen, Anping;Cousins, Stella;Elliott, Jessica M;Elmore, Andrew J
  • 通讯作者:
    Elmore, Andrew J
Evaluating the sensitivity of forest structural diversity characterization to LiDAR point density
评估森林结构多样性表征对 LiDAR 点密度的敏感性
  • DOI:
    10.1002/ecs2.4209
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    2.7
  • 作者:
    LaRue, EA
  • 通讯作者:
    LaRue, EA
An experimental approach for crown to whole-canopy defoliation in forests
森林中树冠至整个冠层落叶的实验方法
  • DOI:
    10.1139/cjfr-2020-0527
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    2.2
  • 作者:
    Fahey, Robert T.;Tanzer, Danielle N.;Alveshere, Brandon C.;Atkins, Jeff W.;Gough, Christopher M.;Hardiman, Brady S.
  • 通讯作者:
    Hardiman, Brady S.
Compatibility of Aerial and Terrestrial LiDAR for Quantifying Forest Structural Diversity
用于量化森林结构多样性的空中和地面激光雷达的兼容性
  • DOI:
    10.3390/rs12091407
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
  • 影响因子:
    5
  • 作者:
    LaRue, Elizabeth A.;Wagner, Franklin W.;Fei, Songlin;Atkins, Jeff W.;Fahey, Robert T.;Gough, Christopher M.;Hardiman, Brady S.
  • 通讯作者:
    Hardiman, Brady S.
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    Standard Grant

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