Seventy-seven years of natural disturbances in a mountain forest area — the influence of storm, snow, and insect damage analysed with a long-term time series


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Abstract

We investigated the effects of site properties, forest structure, and time on snow breakage, insect outbreaks, windthrow, and total damage for predominantly planted forests. A time series of forest damage in southwestern Germany spanning 77years, from 1925 to 2001, was available along with a database on site properties and forest structure. The statistical modeling procedure successively addressed (i) probability of damage occurrence, (ii) timber loss in damaging events, and (iii) interaction among damage agents over time. Logistic and linear regressions were combined with multivariate autoregressive techniques. Natural disturbances were responsible for a total timber loss of 3.0m3· ha−1· year−1. The distribution of the timber loss values over the years and over sites and stands with different properties was modeled with a standard error of 6.7m3· ha−1· year−1. Disturbances are more likely to occur in previously damaged stands. Storm events typically provoke subsequent insect outbreaks between 2 and 6years later. Large windthrow and snow breakage events tend to occur periodically, once every 10th, 11th, or 15th year. Analysis of disturbances as a time series significantly enhances understanding of forest risk processes.RésuméNous avons étudié les effets des propriétés de la station, de la structure de la forêt et du temps sur les bris causés par la neige, les épidémies d'insectes et les chablis ainsi que sur les dommages totaux dans des forêts issues principalement de plantations. Une série temporelle des dommages causés aux forêts couvrant une période de 77 ans, de 1925 à 2001, dans le sud-ouest de l'Allemagne était disponible ainsi qu'une base de données sur les propriétés de la station et la structure de la forêt. La procédure de modélisation statistique a successivement abordé: (i) la probabilité que surviennent des dommages, (ii) la perte de matière ligneuse lors d'événements entraînant des dommages et (iii) l'interaction dans le temps entre les agents responsables des dommages. Des régressions logistiques et linéaires ont été combinées à des techniques autorégressives multidimensionnelles. Les perturbations naturelles étaient responsables d'une perte totale de 3,0 m3·ha−1·an−1 de matière ligneuse. La distribution de ces pertes dans le temps et parmi les stations et les peuplements avec différentes propriétés a été modélisée avec un écart type de 6,7 m3·ha−1·an−1. Des perturbations ont plus de chances de survenir dans les peuplements déjà endommagés. Typiquement, les tempêtes sont suivies d'épidémies d'insectes deux à six ans plus tard. Les chablis importants et les épisodes de bris causés par la neige ont tendance à survenir périodiquement à tous les 10, 11 ou 15 ans. L'analyse des perturbations sous forme de série temporelle améliore de façon significative la compréhension des processus de risques en forêt.

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