Dendrometria

Le caratteristiche di interesse forestale come il volume dei tronchi VS (m3 ha-1), il DBH (cm), l'area basimetrica A (m2 _ha-1_{), l'altezza H (m) il MAI (Mean Annual Volume Increment) (m}3 _ha-1_year-1_{), il}

CAI (Current Annual Volume Increment)(m3 _ha-1_year-1_{), vengono calcolati alla fine di ogni anno di}

simulazione, a partire dal pool di biomassa e dal numero di alberi, tramite semplici relazioni di tipo empirico. Il rapporto tra tronchi e rami (ρBB0 e ρBB) e la densità viene considerato come strettamente

legato all'età del popolamento. Il DBH (Diameter at Breast Height o diametro in cm a petto d'uomo, 1,30 cm) viene annualmente calcolato alla fine della routine di allocazione mediante un'equazione allometrica generica a partire dalla biomassa allocata nei tronchi:

DBH =WS/N

a_S 

1

nS (84)

Dove Ws rappresenta la biomassa dei tronchi, N il numero di individui per quella classe e per quella specie, as ns le costanti nella relazione che lega la biomassa dei tronchi e il diametro. Le altezze

medie degli alberi per ogni singola cohorts vengono calcolate invece mediante l'utilizzo della funzione di Chapman-Richards tramite l'equazione:

TreeHeightC− R=1.3a∗1−exp b∗DBH 

c (85)

dove a, b, e c rappresentano dei coefficienti empirici legati alla specie. Un ulteriore funzione è stata inserita, come confronto all'equazione precedente, per determinare il miglior predittore per il calcolo delle altezze medie degli alberi. Seguendo l'approccio di Pacala (1993):

-se DBH 10 cm

(86)

-se DBH 10 cm

(87)

dove HMax rappresenta l'altezza massima della specie e HPower rappresenta la pendenza dell'asintoto

della funzione. Seguendo l'approccio di Bossell (1994) è stata sviluppata una funzione densità-

TreeHeightS=0,130∗1−e0,3∗ DBH

dipendente che in base alla densità totale del layer dominante determina, all'interno del comparto fusti (Ws), gli incrementi dell'altezza (Δh) e del diametro (Δdbh). É noto infatti come in caso di forte competizione per la luce, considerata quando CanopyCover0,95 , gli alberi tendono a crescere maggiormente verso l'alto fino ad un valore massimo (massimo rapporto H/Dmax, o rapporto ipsodiametrico massimo, alto coefficiente di rastremazione) per intercettare una maggior quantità di luce, mentre come in condizioni di bassa competizione, scarsa copertura totale del layer,

CanopyCover0,95 , tendano ad avere un minor rapporto tra altezza e diametro (minimo rapporto H/Dmin, basso coefficiente di rastremazione). Quindi in base al grado di copertura effettiva del layer dominante (DOM_CANOPYCOVER) viene calcolato il valore effettivo di H/Deff da utilizzare per la diversa allocazione tra altezza e diametro:

-se CanopyCover0,95

HD_eff= HDmax−HDmin CanCovermax−CanCovermin

∗CanopyCover_DBHDC−CanCover_minHD_min (88)

quindi l'incremento Δh sarà calcolato come segue:

h= HDeff HDeff TreeHeight 2 DBH /100 ∗ 1 Ws∗Ws (89)

Dove TreeHeight e DBH rappresentano l'altezza e il diametro dell'anno precedente, ΔWs l'incremento di biomassa annuale nel comparto fusti. L'altezza (in metri) per l'anno seguente sarà quindi così calcolata:

TreeHeight= hTreeHeight (90)

L'incremento diametrico Δdbh verrà invece calcolato seguendo lo stesso approccio mediante la formula: dbh= 1 HD_eff/TreeHeight 2 dbh /100∗ 1 Ws∗Ws (91)

dbh= dbhdbh (92)

-se CanopyCover0,95

il modello utilizza il rapporto H/Dmax per il calcolo dell'incremento dell'altezza secondo la seguente formula: h= HDmax HDmax/TreeHeight  2 dbh/100∗ 1 Ws∗Ws (93) TreeHeight= hTreeHeight (94)

lasciando praticamente invariato l'incremento del diametro (di default viene settato un incremento di circa 0,5 cm). Per gli strati dominati invece viene sempre utilizzato il rapporto H/Dmin.

Un altro parametro utilizzato per la stima della struttura è l’indice di area fogliare. Il LAI è la misura dell’area di insidenza fogliare per unità di superficie di suolo espressa in m2ed è un indicatore di

numerosi parametri fisiologici, come l’evapotraspirazione e la fotosintesi (Cutini et al., 1998). Poiché le chiome svolgono funzioni come l’intercettazione della pioggia e l’estinzione della radiazione, la loro variazione determina cambiamenti del microclima del bosco e delle sue caratteristiche pedologiche e in particolare della temperatura e del contenuto d’acqua del suolo (Parton et al., 1996). Il LAI è soggetto ad una variabilità spaziale orizzontale e verticale (stratificazione) oltre che, nel caso delle foreste decidue, ad una variabilità stagionale e, in associazione con i parametri della lettiera, viene utilizzato per la stima della produzione delle chiome (Bolstad & Gower, 1990). Il LAI presenta un ampio range di variazione nelle diverse formazioni vegetali e può assumere valori diversi nell'ambito della stessa formazione in relazione alla disponibilità delle risorse (Hoff & Rambal, 2003) e agli stadi di sviluppo di un sistema vegetazionale. Il LAI per ogni specie (x), classe di altezza e classe di età presente, viene calcolato nel modello a partire dalla biomassa allocata nel comparto foglie all'inizio della simulazione annuale tramite:

LAI_x= WFx∗1000

dove б rappresenta lo SLA (Specific Leaf Area, m2 _KgC-1_{), Canopy Cover il grado di copertura}

percentuale del layer nel pixel considerato, il fattore 1000 converte la biomassa allocata nelle foglie

WF da tonnellate in chilogrammi e SIZECELL rappresenta le dimensioni del pixel (di default settato

a 10000 m2_{). Il valore di SLA considerato per la specie è quello medio anche se studi in campo (}

Gratani & Foti, 1998) evidenziano come questo valore non sia costante all'interno della stessa chioma ma vari considerevolmente dalla parte sommitale, dove assume valori minimi, fino a valori massimi alla base. Per semplicità di calcolo è ragionevole comunque poter considerare, in fase di parametrizzazione, il valore medio così come riportato in letteratura. Dal calcolo del diametro medio come mostrato nell'equazione (84 è possibile ricavare l'area basimetrica in m2_:

A=∗DBH

200 

2

(96)

Il volume totale viene calcolato a partire dal biomassa dei tronchi, dalla densità e dalla frazione dei rami e della corteccia tramite:

V_S=1−BB∗WS

 (97)

Dove ρBB rappresenta la frazione di rami e corteccia della biomassa dei tronchi Ws e ρ la densità

(tDM m-3) calcolata in funzione dell'età di ciascuna classe tramite:

=_max_max−_min∗e−ln aget  ₍₉₈₎

ρmax e ρmin rappresentano la densità massima e minima per giovani alberi e tρ l'età a cui si ha un

valore medio tra le due variabili prima descritte.

Il volume del singolo albero (Vind) della classe A verrà quindi calcolato mediante:

V_indA=VSA

N_A (99)

dove NA rappresenta il numero di individui di quella classe.

il volume dell'anno in corso Vst1 e il volume dell'anno precedente Vst0 mediante la formula:

CAI =V_st

1

−V_st

0 (100)

Mentre l'incremento medio annuo (Mean Annual Volume Increment, MAI) viene calcolato annualmente dividendo il volume Vs per l'età:

MAI = Vs

Age (101)