60 research outputs found
A model for regional analysis of carbon sequestration and timber production
The greenhouse effect is one of our most severe current environmental problems. Forests make up large ecosystems and can play an important role in mitigating the emissions of CO2, the most important greenhouse gas. Different management regimes affect the ability of forests to sequester carbon. It is important to investigate in what way we best can use forests to mitigate the greenhouse effect. It is also important to study what effect different actions, done to increase carbon sequestration, have on other offsets from forestry, such as the harvest level, the availability of forest biofuel and economic factors. In this study, we present an optimization model for analysis of carbon sequestration in forest biomass and forest products at a local or regional scale. The model consists of an optimizing stand-level simulator, and the solution is found using linear programming. Carbon sequestration was accounted for in terms of carbon price and its value computed as a function of carbon price and the net carbon storage in the forest. The same price was used as a cost for carbon emission originating from deterioration of wood products. We carried out a case study for a 3.2 million hectare boreal forest region in northern Sweden. The result showed that 1.48â2.05 million tonnes of carbon per year was sequestered in the area, depending on what carbon price was used. We conclude that assigning carbon storage a monetary value and removal of carbon in forest products as a cost, increases carbon sequestration in the forest and decreases harvest levels. The effect was largest in areas with low site-quality classes
Skattning av tillstÄnd och förÀndringar genom inventeringssimulering
För att följa populationers utveckling över tiden inom ett givet omrÄde kan omrÄdet ifrÄga
inventeras vid olika tidpunkter. Den simulator som beskrivs i det följande Àr framtagen för att
studera kostnadseffektiviteten (samband mellan noggrannhet och kostnad) för olika
inventeringsmetoder i detta sammanhang.
Objektiva inventeringsmetoder för vanligt förekommande skogliga objekt, som t ex ordinÀra
levande trÀd, Àr vÀlkÀnda inom skogbruket Objekt av intresse för naturvÄrden, som t ex gamla
enskilda trÀd eller stÄende döda trÀd eller lÄgor, Àr dÀremot sÀllsynta. För att fÄ kunskap om
objektiva inventeringsmetoders kostnadseffektivitet i dessa sammanhang (sÀllsynta objekt) har
tidigare en inventeringssimulator konstruerats (StÄhl och LÀrnÄs 1995). Med förhÄllandevis smÄ
förÀndringar var det möjligt att modifiera denna till att simulera populationers förÀndringar över
tiden, samt att, utöver skattning vid en enskild tidpunkt, Àven utföra skattningar av förÀndringar.
Modifieringarna utfördes under 1997 pÄ uppdrag av NaturvÄrsverket och programpaketet som den
nya simulatorn bestÄr av har getts namnet "NVSIM". Med sitt ursprung i den tidigare simulatorn,
Àr den inte "optimal" i alla avseenden, t ex Àr vissa simuleringar tidskrÀvande.
NVSIM genererar populationer med en tÀthet (antal individer per arealenhet) och rumslig
fördelning i utgÄngslÀget som specificeras av anvÀndaren. AvgÄng samt tillskott av individer, med
avseende pÄ tÀthet och rumslig fördelning, till en senare tidpunkt specificeras Àven. Inventeringar,
med ett antal olika metoder, av omrÄdet kan sedan simuleras.
Med individ avses ett godtyckligt objekt. Individer kan t ex utgöras av enskilda vÀxter eller djur
men kan Àven avse t ex substrat för vÀxter och djur. Ett exempel pÄ det senare Àr döda stÄende
trÀd eller lÄgor.
Simulatorn bestÄr av tre enheter (Fig. l). Med den första enheten, populationssimulatorn,
genereras populationen. Ănskade egenskaper hos populationen (tĂ€thet och rumslig fördelning)
anges i en styrfiL Populationssimulatorn genererar tre filer som beskriver populationen vid
tidpunkt l, tidpunkt 2 samt förÀndringen av populationen. Inventeringar kan sedan utföras med
den andra enheten, inventeringssimulatorn. Inventeringarnas utformning anges i en styrfiL En
grafisk bild av enbart populationen eller populationen tillsammans med utfall av inventeringen
(lÀge för provytor eller bÀlten samt resultatuppgifter) kan erhÄllas med den tredje enheten, den
grafiska enheten.
Inventeringssimulatorn hanterar tre inventeringsmetoder; bÀltesinventering, cirkelyteinventering
och kvadratyteinventering. AnvÀnds förÀndringsbilden sÄ motsvarar inventeringen en inventering
med fasta provytor eller bĂ€lten, dvs samma lĂ€gen vid vid bĂ„da tidpunkterna. TvĂ„ fall av registreÂ-
ringar pÄ ytor/bÀlten utförs. Dels registreras samtliga individer; registrering av antal, dels
registreras endast huruvida individer förekommer inom ytor/bÀlten (ev. inom delar av ytor/bÀlten);
registrering av förekomst.
Programmen i populations-och inventeringssimulatorn Àr programmerade i Fortran medan
programmet i den grafiska enheten Àr programmerat i Turbo Pascal
Om detektering av förÀndringar av populationer i begrÀnsade omrÄden
I mÄnga sammanhang Àr det av intresse att följa vÀxt- och djurpopulationers utveckling över
tiden. Ăven mĂ€ngder av substrat, som olika organismer Ă€r beroende av, kan vara av intresse.
Ett exempel pÄ substrat i skogliga sammanhang Àr död ved i form av stÄende döda trÀd eller
lÄgor. Med "population" avses i det följande ett antal vÀxt-eller djurindivider eller ett antal
individuella substrat. Populationen befinner sig i ett geografiskt avgrÀnsat omrÄde.
En populations storlek kan bestĂ€mmas genom totalrĂ€kning eller skattas genom ett stickprovsÂ
förfarande. BestÀmningen eller skattningen kan utföras vid olika tidpunkter varvid en
uppskattning av populationens förÀndring erhÄlls. Vanligen Àr totalrÀkning otÀnkbart pÄ grund
av begrÀnsade resurser varför man Àr hÀnvisad till olika stickprovsförfaranden. För
populationer med en viss rumslig utbredning inom ett geografiskt avgrÀnsat omrÄde finns en
mÀngd tÀnkbara stickprovsförfaranden, dvs inventeringsmetoder. Vanligen lokaliseras provytor
av viss form och storlek inom omrÄdet ifrÄga och individerna inom dessa registreras.
Alternativt registreras inte samtliga individer inom provytan utan en registrering av
förekomst/ej förekomst utförs istÀllet.
Anta att populationsstorleken skattas genom ett stickprovsförfarande vid tvÄ tidpunkter.
Möjligheterna att uttala sig om huruvida en förÀndring av populationsstorleken har skett eller
ej, beror dÄ av noggrannheten i skattningarna vid respektive tidpunkt och eventuellt av
korrelationen mellan skattningarna vid de tvÄ tillfÀllena.
För att studera kostnadseffektiviteten för olika inventeringsmetoder för detektering av
populationsförÀndringar har en simulator konstruerats (LÀmÄs & StÄhl 1997). Simulatorn
bestÄr av tre enheter. Med den första enheten, populationssimulatorn, genereras dels
populationen vid en första tidpunkt, dels en förÀndring av populationen till en senare tidpunkt.
Populationens beskaffenhet i utgÄngslÀget samt avgÄng och tillkomst av individer kan styras
med avseende pÄ bÄde tÀthet (antal individer per arealenhet) och den rumsliga fördelningen.
Beskrivningar av populationen vid respektive tidpunkt, samt en "förÀndringsbild" av
populationen genereras. Inventeringar kan sedan utföras med den andra enheten, inventeringsÂ
simulatorn. Ett inventeringsförfarande simuleras upprepade gÄnger och antalet individer (om
det gÀller populationenen vid en tidpunkt) eller förÀndring i individantal (om det gÀller en
förÀndringsbild) skattas. Variansen för individantal eller förÀndring i individantal skattas sedan
som variansen för de skattade vĂ€rdena i simuleringarna. Förfarandet kallas vanligen MonteÂ
Carlo-simulering. Kostnaden för inventering erhÄlls genom att tidsÄtgÄngen först berÀknas
varefter denna multipliceras med kostnaden per tidsenhet. TidsÄtgÄngen erhÄlls genom att
tidsÄtgÄngar för alla ingÄende delmoment specificeras. Med den tredje enheten, den grafiska
enheten, kan en bild av enbart populationen eller populationen tillsammans med utfall av
inventeringen (lÀge för provytor eller bÀlten samt resultatuppgifter) erhÄllas.
Simulatorn hanterar tre inventeringsmetoder; bÀltesinventering, cirkelyteinventering och
kvadratyteinventering. AnvÀnds förÀndringsbilden av populationen sÄ motsvarar inventeringen
en inventering med fasta provytor eller bÀlten, dvs samma lÀgen vid vid bÄda tidpunkterna. För
registrering av förekomst kan kvadratiska ytor delas in i mindre delytor, "sub-kvadrater", och
bÀlten delas in i bÀltessegment
I föreliggande arbetsrapport ges ett antal exempel pÄ analyser som kan utföras med simulatorn.
Följande exempel ges:
⹠Studie l: Samband mellan precision och kostnad vid skattning av antalsförÀndring med
bÀltesinventering och cirkelyteinventering.
⹠Studie 2: Permanenta eller tillfÀlliga bÀlten för att erhÄlla viss precision i skattning av
förÀndring i individantaL
⹠Studie 3: Styrkan i detektering av förÀndringar i individfattiga populationer via
bÀltesinventering.
⹠Studie 4: Styrkan i detektering av förÀndring via rÀkning och via registrering av förekomst.
Exemplen gör inte ansprÄk av att vara uttömmande studier av respektive problemomrÄde utan
syftar till att pÄvisa intressanta omrÄden och problem i samband med populationsförÀndringar.
Vid simuleringar av inventeringar var antalet upprepningar i samtliga fall 300
Estimating stem diameter distributions from airborne laser scanning data and their effects on long term forest management planning
Data obtained from airborne laser scanning (ALS) are frequently used for acquiring forest data. Using a relatively low number of laser pulses per unit area (â€5 pulses per m2), this technique is typically used to estimate stand mean values. In this study stand diameter distributions were also estimated, with the aim of improving the information available for effective forest management and planning. Plot level forest data, such as stem number and mean height, together with diameter distributions in the form of Weibull distributions, were estimated using ALS data. Stand-wise tree lists were then estimated. These estimations were compared to data obtained from a field survey of 124 stands in northern Sweden. In each stand an average of seven sample plots (radius 5â10 m) were systematically sampled. The ALS approach was then compared to a mean value approach where only mean values are estimated and tree lists are simulated using a forest decision support system (DSS). The ALS approach provided a better match to observed diameter distributions: ca. 35% lower error indices used as a measure of accuracy and these results are in line with the previous studies. Moreover â which is unique compared to earlier studies â suboptimal losses were assessed. Using the Heureka DSS the suboptimal losses in terms of net present value due to erroneous decisions were compared. Although no large difference was found, the ALS approach showed smaller suboptimal loss than the mean value approach
Spatial aspects in the Heureka forest decision support system â an overview
This report is part of task 1.4 in work package 1 in the Mistral Digital Forests first phase (2018- 2022) research programme. The task concerns the use of information with complete spatial coverage (âwall-to-wall dataâ) in forest planning. Spatial aspects in forest planning are present if the value of a forest management activity or the character of a specific stand does not rest only on management or attributes of the stand itself but also on stands in the neighborhood. Traditionally in Swedish forestry spatial aspects, e.g. the spatial location of final fellings, has been handled in tactical planning and/or ecological landscape planning and not in the strategic planning.In this report, we thoroughly describe and present state-of-the art applications of the spatial functionality available in the Heureka forest DSS, and identify potential development tasks. These include to simplify the interface of the optimization model, reduce the build times associated with the formulation of various optimization problems, support efficient free solvers of optimization problems, improve GIS functionality, enable the use of open data in various forms of analysis using the Heureka systems and publish the Heureka system as open source
Accounting for a Diverse Forest Ownership Structure in Projections of Forest Sustainability Indicators
In this study, we assessed the effect of a diverse ownership structure with different management strategies within and between owner categories in long-term projections of economic, ecological and social forest sustainability indicators, representing important ecosystem services, for two contrasting Swedish municipalities. This was done by comparing two scenarios: one where the diversity of management strategies was accounted for (Diverse) and one where it was not (Simple). The Diverse scenario resulted in a 14% lower total harvested volume for the 100 year period compared to the Simple scenario, which resulted in a higher growing stock and a more favorable development of the ecological indicators. The higher proportion of sparse forests and the lower proportion of clear-felled sites made the Diverse scenario more appropriate for delivering access to common outdoor recreation activities, while the Simple scenario projected more job opportunities. Differences between the scenarios were considerable already in the medium term (after 20 years of simulation). Our results highlight the importance of accounting for the variety of management strategies employed by forest owners in medium- to long-term projections of the development of forest sustainability indicators
Will intensity of forest regeneration measures improve volume production and economy?
The prevailing regeneration methods in Scandinavian countries are artificial regeneration methods including measures such as site preparation and planting. These measures are considered to be a part of a more intensive forest management and require an initial investment. The use of artificial regeneration measures can, however, increase the growth of a forest stand. In this study, the purpose was to investigate if such an investment is profitable by comparing three different intensity levels (low, medium and high) applied during the regeneration phase, with aspect on both economics (LEV, land expectation value) and growth (MAI, mean annual increment) after a full rotation. The forest stands used in this study were regenerated between 1984 and 1988 and the future growth of the stands was simulated using Heureka StandWise. It was clear that naturally regenerated (low intensity) stands resulted in better economics than stands actively regenerated (medium and high intensity). However, actively regenerated stands resulted in both higher volume production and growth, and the uncertainty of regeneration success was reduced using artificial regeneration measures. These factors are important when considering both the ongoing mitigation of carbon dioxide in the atmosphere and future access to raw material
Improving dynamic treatment unit forest planning with cellular automata heuristics
We present a model for conducting dynamic treatment unit (DTU) forest planning using a heuristic cellular automata (CA) approach. The clustering of DTUs is driven by entry costs associated with treatments, thus we directly model the economic incentive to cluster. The model is based on the work presented in the literature but enhanced by adding a third phase to the CA algorithm where DTUs are mapped in high detail. The model allows separate but nearby forest areas to be included in the same DTU and shares the entry cost if they are within a defined distance. The model is applied to a typical long-term forest planning problem for a 1 182 ha landscape in northern Sweden, represented by 4 218 microsegments with an average size of 0.28 ha. The added phase increased the utility by 1.5-32.2%. The model produced consistent solutions-more than half of all microsegments were managed with the same treatment program in 95% of all solutions when multiple solutions were found
- âŠ