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TreeNet meets Sentinel 2

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Background

TreeNet permanently measures growth and tree water deficit (TWD) of more than 300 tree individuals in forests all over Switzerland with so-called point dendrometers. TWD has shown to be a reasonable biological indicator for drought stress and quantifies the amount of missing water a tree needs to reach full saturation. In combination with spectral anomalies of satellite-based indices (e.g. NDWI from Sentinel 2ab) between 2018 and a reference period of 2015-2017 we would like to test whether we can (i) find a close link between the two drought stress indicators, (ii) define thresholds of TWD which are detectable from the satellite, and (iii) use this knowledge to map the impacts of the drought 2018 for Switzerland. The drought 2018 offers a unique opportunity to verify the quality of this links because of the large range of drought intensities.

 

Planned analysis

Drought-indices will be calculated from the satellite images (10x10m) for those sites where the TreeNet trees are measured. Timeseries will cover very wet to extreme dry conditions.
• Cleaning and preparing TreeNet data in order to calculate the tree water deficit.
• Analyzing the combined set of data along a drought intensity gradient.
- Correlating TWD to different satellite-based drought indicators
- Optimizing the parameters of the satellite-based indicators in order to increase the fit to TWD
- Finding species-specific thresholds of TWDs that are detectable from satellite
- Producing drought stress maps of Switzerland with the merged set of tree and satellite data

 
 

Grafiken und Fotos

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Rekordhohe Baumwasserdefizite (TWD) und stark variierendes Stammwachstum im Jahr 2018.

Baumwasserdefizite (TWD) sind ein Indikator für die Menge an fehlendem Wasser eines Baumes (hier dargestellt als normierte Werte). Je grösser das TWD, desto grösser ist auch das Defizit und damit der Trockenstress der Bäume. Die Boxplots zeigen das durchschnittliche TWD während der Wachstumsperiode über fünf Jahre seit 2014 an den Messstandorten von TreeNet. Die roten Punkte zeigen den Wert von 2018. An vielen Standorten übertraf das durchschnittliche TWD des Jahres 2018 die Vorjahre markant.

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Baumwasserdefizite und Wachstum von Fichten

Die Fichte verzeichnete nicht nur durchwegs überdurchschnittlich hohe Baumwasserdefizite (TWD) während der Wachstumsperiode im 2018, sondern wuchs auch fast ausnahmslos schlecht. Die farbigen Boxplots zeigen das mittlere jährliche Wachstum mit dem schwarzen Median-Balken (gleich viele Werte oberhalb und unterhalb des Balkens). Die roten Punkte kennzeichnen das Jahr 2018. Interessant ist die Abweichung des roten Punktes vom jeweiligen Median.

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Baumwasserdefizite und Wachstum von Buchen

Die Buche reagierte je nach Standort und Bedingung innerhalb eines enorm grossen Bereichs auf das trockene Jahr 2018. Sowohl beim Baumwasserdefizit (TWD) als auch beim radialen Stammwachstum (GRO) gab es grosse und kleine Ausschläge nach unten und oben. Hatte die Buche genügend Wasser im Boden zur Verfügung, konnte sie wie am Bachtel oder im Sihlwald mit sehr grossen Zuwächsen reagieren. Lief sie aber trocken wie in Saillon oder in Neunkirch brachen auch bei ihr die Stammzuwächse ein. Die farbigen Boxplots zeigen das mittlere Wachstum mit dem schwarzen Median-Balken (gleich viele Werte oberhalb und unterhalb des Balkens). Die roten Punkte kennzeichnen das Jahr 2018. Interessant ist vor allem die Abweichung des roten Punktes vom jeweiligen Median.