Remote sensing of forest fine-scale gap dynamics: A case study on lenga beech forests in Argentina

Abstract

Los bosques andino-patagónicos están caracterizados por haber sido poco intervenidos por el hombre, pero también por mostrar signos de degradación por pastoreo, explotación maderera, invasión de especies exóticas y fuegos de origen antrópico. Considerando la gran extensión de estos bosques y la variedad de usos, las prácticas forestales tradicionales deberían revisarse a la luz de las tecnologías modernas. Con las restricciones dadas por la disponibilidad de imágenes de archivo, analizamos series temporales Landsat comprendidas entre 1998 y 2020, acompañadas por imágenes Landsat de 1985, 1986, 1987 y 1992, con el objetivo de detectar la dinámica de claros que ocurre a escala fina en el bosque de Nothofagus pumilio de la región andino-patagónica central de Argentina. Estos claros pueden ocurrir naturalmente (i.e. muerte de árboles viejos) o pueden ser antropogénicos (i.e. raleos). En total, se investigaron 41 puntos establecidos permanentemente en un predio de 40 ha. Nuestro objetivo fue evaluar la viabilidad del método TimeSync para detectar disturbios de escala fina. Este método fue propuesto en 2010 y, a la fecha, fue solamente empleado para estudiar disturbios en la vegetación de una escala tal que afectan varios píxeles. Nuestra adaptación del método TimeSync demostró utilidad para identificar el tiempo e intensidad de los cambios en la estructura forestal a escala de píxel. Debido a ello, el método podría contribuir al monitoreo y manejo del bosque al proveer una variable proxy, muy económica de medir, de las dinámicas naturales.

The Andean Patagonian forests are characterized, on the one hand, by a high degree of naturalness and, on the other hand, by signs of degradation by grazing, unsustainable timber use, the invasion of non-native tree species and anthropogenic fire. Considering the large extent of these forests and the variety of uses, traditional forestry practices should be revised in light of modern technologies. We employed Landsat time series from 1998 to 2020, accompanied by Landsat images from 1985, 1986, 1987, and 1992 to detect the fine-scale gap dynamics of Nothofagus pumilio forests in central Patagonia, Argentina. These gaps can occur naturally (i.e. death of old trees) or can be anthropogenically induced (i.e. after logging). In total, 41 permanently established study plots covering an area of 40 ha were investigated. Our aim was to test the viability of the TimeSync method for detecting fine-scale disturbances. This method was proposed in 2010, and up to date, it has only been employed to study vegetation disturbance of a scale that affects several pixels. Our adaptation of the TimeSync method proved to be useful in identifying the time and intensity of changes in tree structure at the pixel scale. Accordingly, it can support forest monitoring and management by providing a cost-effective proxy for natural dynamics.