Juan Blanco Alcoy 2006 - University of British Columbiaweb.forestry.ubc.ca/ecomodels/presents/Seely et al 2006... · 2009-10-15 · Alcoy 28 -29 de Septiembre 2006 LLEMS an ecologically

University of British Columbia

Faculty of Forestry

Dep. Forest Sciences

AnAnáálisislisis espacialespacial en en ecologecologíía:a:

MMéétodostodos y y aplicacionesaplicaciones

Alcoy 28Alcoy 28--29 de 29 de SeptiembreSeptiembre 20062006

LLEMS LLEMS an ecologicallyan ecologically--based spatiallybased spatially--explicit tool for explicit tool for

assessing the implications of variable retention assessing the implications of variable retention

management for selected indicators of Sustainable management for selected indicators of Sustainable

Forest ManagementForest Management

B. Seely, J.A. Blanco, J.P. Kimmins, C. Welham, K. Scoullar

Department of Forest Science, University of British Columbia, Vancouver, Canada


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Local Landscape Ecosystem Management Simulator: LLEMS

•• LLEMS LLEMS eses unauna herramientaherramienta de de apoyoapoyo a la a la gestigestióón n forestalforestal

desarrolladadesarrollada parapara analizaranalizar laslas consecuenciasconsecuencias del del manejomanejo sobresobre

diversosdiversos indicadoresindicadores de de sostenibilidadsostenibilidad

•• PermitePermite al al usuariousuario explorarexplorar sistemassistemas de de retenciretencióón n alternativosalternativos al al

proyectarproyectar el el desarrollodesarrollo espacialespacial y temporal de y temporal de rodalesrodales complejoscomplejos

creadoscreados porpor cortascortas parcialesparciales

•• Este Este modelomodelo estestáá disediseññado ado parapara simularsimular ááreasreas de entre 20 y 2000 de entre 20 y 2000

hecthectááreasreas

•• Es un Es un modelomodelo basadobasado en en lsls simulacisimulacióón de n de procesosprocesos ecologicosecologicos::

•• CrecimientoCrecimiento de los de los áárbolesrboles y y sotobosquesotobosque

•• CompeticiCompeticióónn porpor luzluz

•• CompeticiCompeticióónn porpor nutrientesnutrientes

•• CompeticiCompeticióónn porpor humedadhumedad

•• RegeneraciRegeneracióón naturaln natural

•• EfectoEfecto bordeborde y y ecotonosecotonos

•• EfectosEfectos producidosproducidos porpor el el vientoviento


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Crecimiento y

desarrollo del

bosque

• FORECAST

• HORIZON

• PRESTO

Simulación del bosque a

nivel de rodal

Marco espacial para la

simulación del paisaje forestal

Dispersión de semillas y

establecimiento de

plántulas

Visualización e

interfaz de

manejo

• ENVISION

• CALP Forester

Efectos del

viento• Forest Gales

Simulación del efecto del

viento en base a datos de

viento y estructura del

bosque

Visualización 3D

Interfaz visual para

exploración de los datos y

herramienta interactiva de

diseño de rodales

LLEMS: Un modelo de modelos


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LLEMS: Orden de eventos simulados

1. Definición de las condiciones forestales a partir del módulo de simulación ecosistémica y cobertura forestal (FORECAST)

2. Definición del diseño espacial de la retención variable y el manejosimulado

3. Análisis de riesgo de daños por viento

4. Cálculo de los gradientes de luz en el suelo forestal

5. Simulación de regeneración natural

6. Análisis de agrupación para establecer nuevos grupos de pixeles

7. Simulación de crecimiento del bosque para cada grupo de pixeles

8. Cálculo de estadísticos de resumen

9. Creación de visualizaciones


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1. Definición de las condiciones iniciales

del bosque

•La información de mapas topográficos y datos

de cobertura vegetal se combina en una base

de datos que se fracciona en pixeles de 10 x

10 m

Mapa

Base

GIS

Datos de

cobertura

vegetal

Creación

de pixeles

Mapa de

luz relativaa

LLEMS

a Usado como base de los cálculos de luz

•Se calcula un mapa de luz relativa a una

superficie plana en función de la posición

topográfica de cada pixel

Unidades

homégeneasb•Se crea un mapa de Unidades Forestales

Homogéneas basado en el tipo de sitio,

composición de especies y edad de la masa.b Grupos de pixeles, cada pixel retiene sus datos

propios para reordenamientos posteriores



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Arboles

Ecotono

Claro

0 100 200 300 4000

100

200

300

400

m

m

Ejemplo: rodal de 16 ha

Celdillas 10m x 10m

••PixelesPixeles (o (o gruposgrupos de de

pixelespixeles) se ) se simulansimulan

con FORECASTcon FORECAST

••PixelesPixeles similaressimilares se se

agreganagregan en en ááreasreas

homoghomogééneasneas

••Mayor Mayor resoluciresolucióónn en en

ecotonosecotonos

•• InteraccionesInteracciones

espacialesespaciales: : luzluz, ,

dispersidispersióónn de de semillassemillas

y y germinacigerminacióónn, , efectosefectos

deldel vientoviento

LLEMS: Estructura espacial


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Ejemplo de rodal de 60 ha

2. Definición del manejo forestal

La interfaz de usuario permite la

exploración visual de los datos y el diseño

del área a cortar



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TratamientoTratamiento

seleccionadoseleccionado


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3. Análisis de efectos de viento

•El viento endémico se asume que ocurre

dentro de los primeros 5 años siguientes a la

corta y por lo tanto se representa como un

evento puntual.

• Los datos espaciales de LLEMS se exportan

para el análisis de riesgo a un formato que

puede ser usado por los modelos de GIS y

Gales modificado

Dirección prevalente

del viento

Derribos

simulados

•Creación del mapa de áreas derribadas

•Cálculo de los estadísticos de pérdidas por

viento (p.e. % de retención total, etc.)

•Corta de salvamento de las zoñas dañadas

Ajuste de las áreas

de arbolado retenido


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• Luz en la cima del dosel arbóreo

(relativa a luz solar total)-uso del mapa de “luz relativa” ajustado

por los efectos de la vegetación en las

celdillas vecinas

-Tiene en cuenta la luz directa y difusa

• Luz en los bordes-Medición de la luz que penetra por los

bordes expuestos

-Calculada sólo en los pixeles con

bosque con un borde expuesto (basado

en ∆ altura máxima)

• Mapa de ecotonos generado en

base a la luz

4. Cálculo de variables

espaciales para definir los

ecotonos de luz

Areas abiertas sombreadas por bosques

N

Area forestal con penetración de luz

desde los claros


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Ejemplo del gradiente de luz generado por el

submodelo de luz de LLEMS

FORECAST: Orden de eventos simulados


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5. Simulación de la Regeneración Natural

• Se asume que la regeneración natural está

limitada a una “ventana de oportunidad” de 3

a 5 años después de la corta

• El establecimiento de las plántulas (densidad

por especie) se estima para cada pixel de 10m

x 10m en los claros

• El algoritmo de regeneración incluye los

siguientes componentes:

1. Cálculo de la producción de semillas y su dispersión a

los pixeles adyacentes

2. Cálculo del establecimiento de plántulas como una

función de la lluvia de semillas, las condiciones

lumínicas y la cubierta de vegetación en el sotobosque

3. Cálculo de la densidad de plántulas en cada pixel al

final del período de 5 años

4. Los pixeles con propiedades de regeneración similares

se agregan en grupos

Dirección

prevalente del

viento

aCondiciones del bosque uniformes en el área que

rodea al rodalbCalculada para cada especie por separado

Alta

Media

Baja

Densidad de plántulas establecidasa,b


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6. Realizar análisis de agrupamiento de pixeles en grupos homogéneos

a. Mapa de tipos de bosques y condiciones de manejo

b. Tipo de regeneracion natural

c. Condiciones lumínicas en los ecotonos

Creación de grupos de pixeles basados en los siguientes criterios:

Grupos de

pixeles

a. b. c.



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Calibración de Submódulos

• Descomposición

• Mineralización / Inmobilización

• Disponibilidad de nutrientes

• Eficiencia de N Foliar

• Distribución de Carbono

• Funciones de Mortalidad

• Recursos requeridos

• Eficiencia de N foliar

• Distribución de carbono

• Recursos requeridos

Datos de

entrada

Suelo

Arbol

Planta

Simulación del Ecosistema

Módulo de simulación

del ecosistema

Opciones

de manejo

Condiciones

iniciales

Datos de salida

7. Simulación del crecimiento de los árboles• La luz que alcanza el dosel arbóreo de cada grupo de pixeles está afectado por sus vecinos

• Cada grupo de pixeles homogéneos tiene unas características propias de suelo.

• El crecimiento de cada grupo de pixeles se simula con FORECAST, un modelo ecosistémico híbrido


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RAICESRAICES TRONCOSTRONCOS HOJASHOJAS

5. 5. CompeticiCompeticióónn porpor

recursosrecursos

FORECAST: El motor de crecimiento de los árboles en LLEMS

PRODUCCIONPRODUCCION

PRIMARIAPRIMARIA

NETANETA

DISTRIBUCIONDISTRIBUCION

EFICIENCIAEFICIENCIA

FOTOSINTETICAFOTOSINTETICA

CONTENIDO DE CONTENIDO DE

NITROGENO FOLIARNITROGENO FOLIAR

1. 1. CrecimientoCrecimiento y y

distribucidistribucióónn de de carbonocarbono

NUTRIENTESNUTRIENTES

DISPONIBLESDISPONIBLES

EN EL SUELOEN EL SUELO

3. 3. LimitaciLimitacióónn porpor nutrientesnutrientes

HUMEDADHUMEDAD

DEL SUELODEL SUELO

DISPONIBLEDISPONIBLE

MMááximaxima biomasabiomasa

potencialpotencial de de follajefollaje

determinadadeterminada porpor

la la humedadhumedad

4. 4. LimitaciLimitacióónn porpor humedadhumedad

2. 2. LimitaciLimitacióónn porpor luzluz

LUZ LUZ

DISPONIBLEDISPONIBLE


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8. Cálculo de las variables de interés

• Los datos de salida (variables forestales y ecológicas) se generan para

cada pixel o para cada grupo de pixeles


9. Creación de visualizaciones

• Los datos de salida de LLEMS se exportan para su uso por CALP-

FORESTER

• Se pueden crear visualizaciones específicas para cada variable de interés

• Las visualizaciones pueden crearse como una serie temporal y mostrar una

secuencia de cambios en el tiempo

IndicadoresIndicadores econeconóómicosmicos

ValorValor de la de la maderamadera

CostesCostes de de manejomanejo

EmpleoEmpleo

Balance de Balance de carbonocarbono

Balance de Balance de energenergííaa

CrecimientoCrecimiento y y producciproduccióónn

VolumenVolumen totaltotal

VolumenVolumen mercantilmercantil

CrecimientoCrecimiento en en alturaaltura

DistribucionesDistribuciones de tamade tamaññosos

DistribuciDistribucióón de n de maderamadera muertamuerta

IndicadoresIndicadores biofbiofíísicossicos

ComposiciComposicióón de n de especiesespecies

ProductividadProductividad del del sitiositio

EstructuraEstructura del del rodalrodal

MateriaMateria orgorgáánicanica del del suelosuelo

RestosRestos leleññosososos

Estado Estado nutricionalnutricional


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• LLEMS es un modelo de manejo forestal basado en modelos previamentedesarrollados.

En En resumenresumen……

• LLEMS representa un nuevo tipo de herramientas de gestión basadas en conocimiento ecológico, pero como todo modelo, necesita ser evaluado frentea datos de campo.

• LLEMS es un modelo espacialmente explícito que representa diversosprocesos ecológicos en función de las relaciones espaciales entre plantas

• Crecimiento de árboles y sotobosque

• Competición por luz

• Competición por nutrientes

• Competición por humedad

• Regeneración natural

• Efectos del viento

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