Het vermogen om weerpatronen te voorspellen heeft ons geholpen bij het maken van kledingkeuzes en reisplannen, en zelfs levens gered. Nutsvoorzieningen, onderzoekers van Virginia Tech's College of Natural Resources and Environment gebruiken vergelijkbare voorspellende methoden om de groei van bomen te voorspellen.

In een studie gepubliceerd in Ecologische toepassingen , onderzoekers gebruikten ecologische voorspellingen om te voorspellen hoe veranderingen in temperatuur, water, en koolstofconcentraties in de atmosfeer in het zuidoosten van de Verenigde Staten kunnen de toekomstige groeisnelheid van bomen beïnvloeden.

De paper bundelt de inspanningen van twee projecten die worden gefinancierd door het Amerikaanse ministerie van landbouw. In de eerste, bekend als PINEMAP, honderden onderzoekers verzamelden gegevens over de bosgroei van de afgelopen 35 jaar en ontwikkelden wiskundige modellen om te kwantificeren hoe dennenbossen kunnen reageren op klimaatverandering.

Het tweede project, onder leiding van R. Quinn Thomas, assistent-professor bosdynamiek en ecosysteemmodellering in Virginia Tech's Department of Forest Resources and Environmental Conservation, gericht op het kwantificeren van onzekerheden in hoe klimaatmodellen voorspellen hoe bos- en landbouwecosystemen, samen met beslissingen zoals de timing van gewas- of bosoogstrotaties, klimaattemperatuur en neerslagpatronen beïnvloeden.

Thomas zag overeenkomsten tussen deze twee projecten en de manier waarop weergegevens meteorologen kunnen helpen toekomstige weerpatronen te voorspellen. Dit bracht hem ertoe een nieuw onderzoeksproject te ontwikkelen om de bosproductiviteit in het midden van de 21e eeuw te voorspellen.

"Ik realiseerde me dat we het verleden konden gebruiken om de toekomst te informeren, Thomas zei. "Historische waarnemingen over de groei van bomen en het weer kunnen worden ingevoerd in een wiskundig model dat beschrijft hoe bossen groeien, waardoor het in de loop van de tijd nauwkeuriger wordt. Dit is vergelijkbaar met hoe weersvoorspellingen worden bijgewerkt wanneer nieuwe weergegevens beschikbaar komen."

Thomas en teamleden van zijn afdeling – masterstudent Annika Jersild, postdoctoraal medewerker Evan Brooks, Universitair hoofddocent Valerie Thomas, en professor Randolph Wynne - bouwde voort op gegevens en concepten uit de twee projecten om een ​​gemeenschappelijk analytisch raamwerk te ontwikkelen dat kan worden gecombineerd met voorspellingen van klimaatmodellen om een ​​vooruitzicht voor de toekomst te produceren.

Gegevens over de diameter van bomen, het aantal bladeren dat in een bepaald jaar wordt geproduceerd, en hoeveel water er uit het bos wordt verdampt, worden allemaal ingevoerd in een model dat het proces van bosgroei weergeeft. Vervolgens, statistische methoden te gebruiken die vergelijkbaar zijn met die welke worden gebruikt bij weersvoorspellingen, het model wordt aangepast op basis van die gegevens om rekening te houden met onzekerheden.

"Deze nieuwe studie stelt ons in staat om een ​​mate van zekerheid of onzekerheid te geven over die schattingen, dus we kunnen zeggen 'er is een kans van 80 procent dat het bos de komende decennia sneller zal groeien, '" legde Thomas uit, die ook is aangesloten bij het Global Change Center dat is gehuisvest in het Fralin Life Science Institute van Virginia Tech.

Onderzoekers keken specifiek naar de omstandigheden in het zuidoosten van de Verenigde Staten, vaak aangeduid als de "houten mand van de Verenigde Staten" vanwege zijn productieve bossen. Ze richtten hun aandacht op aangeplante loblolly-dennenplantages, een belangrijke bron van hout voor de regio.

"We ontdekten dat in deze regio, tussen nu en het midden van de eeuw zal de productiviteit met ongeveer 30 procent toenemen, "zei Tomas.

Hij waarschuwde, echter, dat er onzekerheid bestaat rond die voorspellingen, afhankelijk van specifieke delen van de regio.

"De grootste winst wordt voorspeld in Virginia, en er is veel vertrouwen dat we die productiviteitsstijging daar zullen zien. In Florida, echter, de productiviteitsstijging zal naar verwachting lager zijn, en we kunnen zelfs een daling van de productiviteit zien tussen nu en het midden van de eeuw, " hij legde uit.

Ondanks deze onzekerheden, echter, de toekomst van ecologische prognoses ziet er rooskleurig uit.

"Ik ben verheugd om te zien hoe deze specifieke voorspelling het de komende decennia doet en om deze bij te werken naarmate we meer leren over hoe bossen werken en naarmate er meer gegevens beschikbaar komen, "zei Thomas. "Bovendien, dit systeem legt de basis voor dit proces dat in de bosbouwindustrie kan worden gebruikt om andere aspecten dan productiviteit te voorspellen. Verder dan dat, de studie is een voorbeeld van hoe ecologische wetenschappers beginnen na te denken over het worden van voorspellers op een manier die vergelijkbaar is met hoe we het weer hebben voorspeld, en dat is heel spannend."