AbstractsBiology & Animal Science

The aim of this dissertation is to assess the accuracy of different ground reference methods used to validate satellite based leaf area index (LAI) and the fraction of absorbed photosynthetically active radiation (fPAR) products. LAI and fPAR are strongly linked, although they principally and practically measure different properties: LAI quantifies the areal interphase between soil and atmosphere, whereas fPAR quantifies the energy available for photosynthesis. Until now, the development of remote sensing based methods to estimate LAI and fPAR in a boreal forest has been hindered by the scarcity of ground data, which is required to validate and develop existing algorithms. The aim of the first part of this dissertation was to assess the impacts of different methodological approaches to estimate LAI in boreal forests, and to validate satellite based LAI products. Results showed that the accuracy of ground based LAI estimates is sensitive to both the retrieval methods and sampling scheme used to collect the optical LAI data. The satellite based measurements of LAI demonstrated a large temporal variability in LAI. The second part of the dissertation focused on measuring and modeling fPAR in a boreal forest. A new scheme for measuring and modeling ground reference fPAR based on photon recollision probability was presented in this dissertation. Ground reference fPAR is usually estimated only for the forest canopy layer. This study is among the first ones to validate the new global satellite based fPAR product called GEOV1 using data of both the forest canopy and understory layers from boreal forests. Results showed that satellite based fPAR products may correspond better with the total fPAR, instead of only the forest canopy fPAR as has often been presumed. Tämän väitöskirjan tarkoituksena oli kehittää LAI:n ja fPAR:in maastomittausmenetelmiä ja arvioida nykyisten satelliittipohjaisten LAI- ja fPAR-tuotteiden toimivuutta boreaalisissa metsissä. Lehtialaindeksi (leaf area index, LAI) kuvaa lehtien toispuolista pinta-alaa maapinta-alaa kohden (m2/m2). Akronyymi fPAR on lyhennelmä sanoista fraction of absorbed photosynthetically active radiation (PAR) ja se kuvaa kasvillisuuden kykyä sitoa auringosta saapuvaa säteilyä. fPAR määräytyy LAI:n ja auringon kulman perusteella. LAI:ta ja fPAR:ia voidaan arvioida avaruudesta tehtävällä kaukokartoituksella ja mielenkiinnon kohteena voi olla esimerkiksi globaali ympäristön seuranta. Tällä hetkellä kaukokartoitusmenetelmien kehittymistä hidastaa maastoaineistojen puute, sillä maastoaineistot ovat välttämättömiä mallien tarkkuuden arvioinnissa. Koska LAI on yksi tärkeimpiä fPAR:iin vaikuttavia muuttujia, väitöskirjan ensimmäinen osio keskittyi LAI:n maastomittausmenetelmien tarkkuuden arviointiin. Ensimmäisen osan tarkoituksena oli selvittää, kuinka erilaiset LAI:n arviointitavat ja otanta-asetelmat toimivat boreaalisissa metsissä. Satelliitista mitattujen LAI-arvojen kelpoisuutta arvioitiin vertaamalla niitä maastossa mitattuihin arvoihin. Tulosten mukaan erilaiset LAI:n…