Evaluierung des Waldwachstumsmodells PrognAus.

Wien

Bundesforschungszentrum für Wald - BFW

2010

S. 61-76

10 Abb., 3 Tab., 25 Lit. Ang.

Artikel aus einer ZeitschriftUnselbständiges Werk

200168054

Abschlussbericht des Fichten-Pflanzweiteversuchs am Hauersteig : Spacing Experiment in Norway Spruce at Hauersteig - Final Report., S. 61-76

Daten von ertragskundlichen Dauerversuchsflächen sind eine ausgezeichnete Grundlage für die Evaluierung von einzelbaumbasierten Waldwachstumsmodellen dar. Deshalb wurde anhand der Daten des Pflanzweiteversuchs Hauersteig - mit seiner mehr als 70 Jahre langen Beobachtungsdauer - das langfristige Prognoseverhalten des Waldwachstumsmodells PrognAus überprüft. Dazu wurde das Modell auf die Messdaten aus dem Jahr 1947 aufgesetztŃ und getrennt für jede Parzelle ein Prognoselauf über 50 Jahre durchgeführt. Ausscheidende Bäume wurden im Zuge dieser Simulation exakt zum gleichen Zeitpunkt von den Parzellen entfernt, wie dies im realen Versuch der Fall war. Am Ende des Prognoselaufs wurden für drei verschiedene Vorhersageintervalle (5, 25 und 50 Jahre) folgende Validierungskennzahlen berechnet: Systematischer Fehler (BIAS), Genauigkeit (Präzision), Korrelation zwischen beobachteten und vorhergesagten Einzelbaumwerten, Modelleffizienz, simultaner F-Test für die Hypothese, dass die lineare Beziehung zwischen den beobachteten und den vorhergesagten Werten ein Absolutglied von 0 und einen Anstieg von 1 aufweist. Darüber hinaus wurde die beobachtete mit der vorhergesagten Entwicklung von Vorrat, Gesamtwuchsleistung (GWL), Mitteldurchmesser (dg), Mittelhöhe (hL) und Oberhöhe (ho) verglichen. Außer für den 5-jährigen Kreisflächenzuwachs zeigen die Ergebnisse der Validierung sowohl für den geschätzten BHD als auch für den geschätzten Kreisflächenzuwachs (25 und 50 Jahre) einen geringfügigen BIAS (~ 3 %). Die Genauigkeit ist beim BHD immer höher als beim Kreisflächenzuwachs, wobei sie mit zunehmender Simulationsdauer abnimmt. Das Bestimmtheitsmaß r2 für die lineare Beziehung zwischen den beobachteten und den vorhergesagten Werten bewegt sich beim BHD zwischen 0,53 und 0,99, beim Kreisflächenzuwachs zwischen 0,32 und 0,72. Die Modelleffizienz reicht beim BHD von 0,45 bis 0,99. Beim Kreisflächenzuwachs variiert sie zwischen 0,20 und 0,64. Die kleineren Werte beziehen sich dabei immer auf das 5-jährige Vorhersageintervall, die größeren Werte auf das 50-jährige Intervall. Der Vergleich von beobachteter und prognostizierter BHD-Verteilung am Ende des 50-jährigen Vorhersageintervalls zeigt auf keiner der vier Parzellen einen signifikanten Unterschied. Die prognostizierte Entwicklung von dg, hL und ho zeigt grundsätzlich eine gute Übereinstimmung mit der im Versuch beobachteten Entwicklung, allerdings führt die geringfügige Überschätzung von dg und hL zu einer doch deutlicheren Überschätzung von Vorrat und GWL.
Data of long-term research plots provide a good basis for the evaluation of the predictive ability of individual-tree growth models on the long run. Therefore, the data of the spacing experiment ŃHauersteigń were used to validate the distance-independent individual-tree growth model PrognAus. Tree measurements from the year 1947 were used as initial data to set up the growth model. A simulation run was performed over a total of 50 years separately for all four experimental plots. All trees that had been removed during the 50-year time span were removed in the simulation run exactly at the same point in time as they had been removed in reality. At the end of the simulation run a set of validation statistics was calculated for three different prediction intervals (5, 25 and 50 years). The validation statistics comprised bias, precision, correlation between predicted and observed values, model efficiency, and a simultaneous F-test for the hypothesis that the linear relationship between observed and predicted values has an intercept of 0 and a slope of 1. Moreover, the observed and predicted development of the growing stock, total growth, quadratic mean diameter (QMD), mean height (hL), and dominant height (ho) were compared. For both the predicted DBH and the predicted basal area increment (BAI) the validation results show a rather small bias ( ~ 3 %) except for the 5-year BAI. The precision of the model predictions is always higher for DBH than for BAI, and decreases as the length of the simulation period increases. The r2 for the linear relationship between observed and predicted values ranges from 0,53-0,99 for DBH and from 0,32-0,72 for BAI. The model efficiency ranges from 0,45-0,99 for DBH and from 0,20-0,64 for BAI. Note that the smaller values always refer to the 5-year prediction interval while the larger values refer to the 50-year prediction interval. At the end of the 50-year prediction interval none of the four experimental plots shows a predicted DBH-distribution that differs significantly from the observed DBH-distribution. The predicted QMD, hL and ho are in good accordance with the observed values but the small overestimation of QMD and hL accumulate to a more severe overestimation of growing stock and total growth.