Zastosowanie wieloletnich obserwacji satelitarnych do monitorowania wegetacji lasów w Polsce

Celem niniejszej rozprawy doktorskiej jest sprawdzenie możliwości śledzenia zmian fenologicznych lasów liściastych na podstawie teledetekcyjnego wskaźnika wegetacji. Podstawą pracy były szeregi czasowe Znormalizowanego Różnicowego Wskaźnika Wegetacji NDVI, wyliczonego ze zdjęć satelitarnych SPOT-VEGETATION i Proba-V z lat 1999-2016. Na potrzeby realizacji badań opracowano maskę obszarów leśnych, na podstawie bazy pokrycia terenu CORINE Land Cover 2012 (CLC 2012) i dostosowaną do rozdzielczości przestrzennej zobrazowań satelitarnych. W programie TIMESAT wyznaczono parametry definiujące przebieg okresu wegetacyjnego. Są to początek i jego koniec, długość jego trwania oraz maksymalną wartość NDVI zaobserwowaną w wyznaczonym okresie. Czasowo-przestrzenną zmienność tych parametrów badano dla lasów liściastych rozpoznanych w ośmiu krainach przyrodniczo-leśnych. W celu określania wpływu warunków atmosferycznych na terminy początku i końca okresu wegetacyjnego wykorzystano obserwacje meteorologiczne, pozyskane z serwisu Tutiempo. Analizy wykazały istotne statystycznie i silne korelacje z maksymalną temperaturą powietrza zaobserwowaną w ciągu trzydziestu dni przed rozpoczęciem okresu wegetacyjnego dla lasów Krainy Bałtyckiej (r = -0,54), Mazursko-Podlaskiej (r = -0,71) oraz Karpackiej (r = -0,76). Ponadto wykazano, że zróżnicowanie dominujących drzew liściastych rozpoznanych w Krainie Mazursko-Podlaskiej wpływa istotnie statystycznie na zmiany początku okresu wegetacyjnego, określanego metodą teledetekcyjną. Podsumowując, uzyskano wysoką zgodność na poziomie 75% terminów poczatku i końca okresu wegetacyjnego wyznaczonego metodą teledetekcyjną z termicznym okresem wegetacyjnym określonym metodą Gumińskiego. Badania stanu wegetacji lasów za pomocą narzędzi satelitarnych oraz powiązania go z warunkami meteorologicznymi występującymi w Polsce pozwolą na lepsze zrozumienie przystosowania drzew do zmian klimatu.

The dissertation presented here aims at investigating phenological changes using remote sensing based vegetation indices in broad-leaved forests over Poland. This study used time-series of the Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) comprising SPOT-VEGETATION and Proba-V images from 1999 to 2016. In this study new forest mask developed from the CORINE Land Cover 2012 (CLC 2012) database was matched to low-resolution satellite images. The phenological parameters such as onset of the growing season, end of the season, length of the season and maximum NDVI observed during the growing season were determined using TIMESAT program. Spatial and temporal variability analysis of the phenological metrics describing growing season was performed within eight Natural-Forest Regions (NFRs). Next, meteorological observations derived from Tutiempo were used in order to assess the impact of climatic conditions on the changes of the growing season observed during eighteen years. It was found that the onset of the growing season, which is the key to understand vegetative growth, and determined with the remote sensing method was statistically significant and strongly correlated with maximum air temperature observed during one month before the onset over forests in Baltic (r = -0,54), Masurian-Podlasie (r = -0,71) and Carpathian NFRs (r = -0,76), Moreover, the differentiation of dominant broad-leaved tress recognized at Masurian-Podlasie NFR confirmed statistically significant impact on the changes of the onset of the growing season. Summarizing, the terms of the onset and the end of the growing season confirmed high agreement at 75% with the dates of the thermal growing season, determined by Gumiński method. The researches indicate that forest phenology metrics derived from satellite images and its relations to meteorological conditions in Poland help to understand the responses of temperate forest phenology to climate changes.