<abstract xmlns="http://www.w3.org/1999/xhtml"><p>Individual-tree growth models are the new standard for modeling growth and yield. Their main purpose is to simulate future forest management scenarios but they can also be used to predict wood quality, rockfall protection or habitat quality. Individual tree growth models may consist of different models but core models are diameter increment, height increment, crown ratio (often used as a predictor for increment) and mortality. The model differentiation is based on how these four models include tree age (size), competition and site. Four common growth simulators in Central Europe are BWIN, Moses, Prognaus and Silva. These four models are commonly deployed to simulate 30 years of growth, but a prospective application is the simulation of a whole rotation period (80–150 years). It is therefore crucial to understand the possibilities and limitations of these models by evaluating them. This review paper summarizes the statistical and emergent properties’ evaluation results for these models. Statistical evaluations focus on individual models of a simulator, whereas the evaluation of emergent properties evaluates the entire simulator, by testing if the models conform to known principles of stand growth. Further, the meaning of these evaluation results for the development and improvement of individual-tree growth models is discussed.</p></abstract>

Individual-tree growth models are the new standard for modeling growth and yield. Their main purpose is to simulate future forest management scenarios but they can also be used to predict wood quality, rockfall protection or habitat quality. Individual tree growth models may consist of different models but core models are diameter increment, height increment, crown ratio (often used as a predictor for increment) and mortality. The model differentiation is based on how these four models include tree age (size), competition and site. Four common growth simulators in Central Europe are BWIN, Moses, Prognaus and Silva. These four models are commonly deployed to simulate 30 years of growth, but a prospective application is the simulation of a whole rotation period (80–150 years). It is therefore crucial to understand the possibilities and limitations of these models by evaluating them. This review paper summarizes the statistical and emergent properties’ evaluation results for these models. Statistical evaluations focus on individual models of a simulator, whereas the evaluation of emergent properties evaluates the entire simulator, by testing if the models conform to known principles of stand growth. Further, the meaning of these evaluation results for the development and improvement of individual-tree growth models is discussed.

Possibilities and limitations of individual-tree growth models – A review on model evaluations

University of Natural Resources and Life Sciences Vienna (BOKU)

<trans-abstract xml:lang="de" xmlns="http://www.w3.org/1999/xhtml"><p>Einzelbaumwachstumsmodelle sind der heutige Standard in der Waldwachstumsmodellierung. Ihr wichtigster Zweck ist die Simulation von Waldbewirtschaftungsszenarien, aber sie können auch zur Prognose von Holzqualität, Steinschlagschutz oder Habitatqualität verwendet werden. Einzelbaumwachstumsmodelle bestehen aus unterschiedlichen Teilmodellen. Sie beinhalten jedoch meist ein Durchmesserzuwachsmodell, ein Höhenzuwachsmodell, eine Kronenmodell (Kronenparameter werden oft als unabhängige Variable in den Zuwachsmodellen verwendet) und ein Mortalitätsmodell. Die Unterscheidung zwischen verschiedenen Modellansätzen basiert darauf, wie das Baumalter, die Konkurrenz und der Standort in diesen vier Kernmodellen abgebildet werden. Vier bekannte Einzelbaumwachstumsmodelle in Mitteleuropa sind BWIN, Moses, Prognaus und Silva. Diese vier Modelle werden derzeit für 30-jährige Wachstumsprognosen eingesetzt, eine künftige Anwendung ist die Simulation einer ganzen Umtriebszeit (80-150 Jahre). Für die praktische Anwendung von Wachstumsmodellen ist es essentiell, ihre Möglichkeiten und Einschränkungen durch Modellevaluierung zu verstehen. Diese Übersichtsarbeit fasst Ergebnisse von statistischen Evaluierungen und Evaluierungen mittels „Emergent properties“ von Waldwachstumsmodellen zusammen. Bei der statistischen Evaluierung werden die einzelnen Modelle des Simulators untersucht. Bei der Evaluierung mittels „Emergent properties“ wird der gesamte Wachstumssimulator getestet, indem die Übereinstimmung von Simulationsergebnissen mit bekannten Waldwachstumsgesetzmäßigkeiten beurteilt wird. Darüber hinaus wird die Bedeutung dieser Evaluierungsergebnisse für die Weiterentwicklung von Einzelbaumwachstumsmodellen diskutiert.</p></trans-abstract>

Einzelbaumwachstumsmodelle sind der heutige Standard in der Waldwachstumsmodellierung. Ihr wichtigster Zweck ist die Simulation von Waldbewirtschaftungsszenarien, aber sie können auch zur Prognose von Holzqualität, Steinschlagschutz oder Habitatqualität verwendet werden. Einzelbaumwachstumsmodelle bestehen aus unterschiedlichen Teilmodellen. Sie beinhalten jedoch meist ein Durchmesserzuwachsmodell, ein Höhenzuwachsmodell, eine Kronenmodell (Kronenparameter werden oft als unabhängige Variable in den Zuwachsmodellen verwendet) und ein Mortalitätsmodell. Die Unterscheidung zwischen verschiedenen Modellansätzen basiert darauf, wie das Baumalter, die Konkurrenz und der Standort in diesen vier Kernmodellen abgebildet werden. Vier bekannte Einzelbaumwachstumsmodelle in Mitteleuropa sind BWIN, Moses, Prognaus und Silva. Diese vier Modelle werden derzeit für 30-jährige Wachstumsprognosen eingesetzt, eine künftige Anwendung ist die Simulation einer ganzen Umtriebszeit (80-150 Jahre). Für die praktische Anwendung von Wachstumsmodellen ist es essentiell, ihre Möglichkeiten und Einschränkungen durch Modellevaluierung zu verstehen. Diese Übersichtsarbeit fasst Ergebnisse von statistischen Evaluierungen und Evaluierungen mittels „Emergent properties“ von Waldwachstumsmodellen zusammen. Bei der statistischen Evaluierung werden die einzelnen Modelle des Simulators untersucht. Bei der Evaluierung mittels „Emergent properties“ wird der gesamte Wachstumssimulator getestet, indem die Übereinstimmung von Simulationsergebnissen mit bekannten Waldwachstumsgesetzmäßigkeiten beurteilt wird. Darüber hinaus wird die Bedeutung dieser Evaluierungsergebnisse für die Weiterentwicklung von Einzelbaumwachstumsmodellen diskutiert.

Die Bodenkultur: Journal of Land Management, Food and Environment

This work is licensed under the Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 3.0 License.

Möglichkeiten und Grenzen von Waldwachstumsmodellen – Eine Übersicht über Modellevaluierungen

Individual-tree growth models are the new standard for modeling growth and yield. Their main purpose is to simulate future forest management scenarios but they...

Possibilities and limitations of individual-tree growth models – A review on model evaluations

Article Category: Research Article

Published Online: Jun 30, 2017

Page range: 103 - 112

Received: Apr 28, 2017

Accepted: Aug 21, 2017

DOI: https://doi.org/10.1515/boku-2017-0010

Keywords
emergent properties, statistical evaluation, growth simulator, model performance

© 2017 Sonja Vospernik, published by Sciendo

This work is licensed under the Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 3.0 License.

Possibilities and limitations of individual-tree growth models – A review on model evaluations

Article Category: Research Article

Published Online: Jun 30, 2017

Page range: 103 - 112

Received: Apr 28, 2017

Accepted: Aug 21, 2017

DOI: https://doi.org/10.1515/boku-2017-0010

Keywordsemergent properties, statistical evaluation, growth simulator, model performance

© 2017 Sonja Vospernik, published by Sciendo

This work is licensed under the Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 3.0 License.

Keywords
emergent properties, statistical evaluation, growth simulator, model performance