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Constraining Above- and Belowground Uncertainties in Tropical Montane Biogeochemistry = La limitacion de las incertidumbres de procesos superficiales y subterraneos en la biogeoquimica de las montanas tropicales [electronic resource]
Constraining Above- and Belowground Uncertainties in Tropical Montane Biogeochemistry = La...
Constraining Above- and Belowground Uncertainties in Tropical Montane Biogeochemistry = La limitacion de las incertidumbres de procesos superficiales y subterraneos en la biogeoquimica de las montanas tropicales [electronic resource]

상세정보

자료유형  
 학위논문파일 국외
최종처리일시  
20240214100319
ISBN  
9798380392778
DDC  
631.4
저자명  
Looker, Nathaniel T.
서명/저자  
Constraining Above- and Belowground Uncertainties in Tropical Montane Biogeochemistry = La limitacion de las incertidumbres de procesos superficiales y subterraneos en la biogeoquimica de las montanas tropicales [electronic resource]
발행사항  
[S.l.]: : University of Minnesota., 2021
발행사항  
Ann Arbor : ProQuest Dissertations & Theses, 2021
형태사항  
1 online resource(171 p.)
주기사항  
Source: Dissertations Abstracts International, Volume: 85-03, Section: B.
주기사항  
Advisor: Kolka, Randy;Nater, Ed.
학위논문주기  
Thesis (Ph.D.)--University of Minnesota, 2021.
사용제한주기  
This item must not be sold to any third party vendors.
초록/해제  
요약Sustaining water resources and soil organic carbon (SOC) storage in the face of global change requires understanding how vegetation and soils function across landscapes. Field-based characterization of vegetation and soils is increasingly complemented or substituted by the use of satellite imagery or geospatial products derived from statistical models. This dissertation comprises three studies presenting strategies for drawing inferences on vegetation and soils from field-, satellite-, and model-based sources of information while quantifying associated uncertainties and biases. All studies focused on a mountainous region in central Veracruz, Mexico.The first study evaluated parameter uncertainty in satellite-based analysis of the seasonality, or phenology, of tropical montane vegetation. Phenological parameters and uncertainties were estimated using imagery with high spatial resolution (5 m) but low temporal resolution. The double-logistic phenology model performed well for cloud forest vegetation but poorly characterized the dynamics of other land-cover types, as reflected in large parameter uncertainties. Significant trends were detected in cloud forest phenology across gradients of topoclimate and forest composition. Accounting for parameter uncertainty was critical to the unbiased quantification of these trends.The second study assessed potential improvements in landscape-specific SOC predictions through the integration of regional-to-global statistical models and local soil data. Off-the-shelf models underestimated SOC stocks by a factor of three, on average. Calibration using local soil data included within global databases corrected this linear bias, while calibration using a more representative dataset corrected disproportionate underestimation in SOC storage hotspots. The calibration approach permitted joint prediction of top- and subsoil SOC storage and can accommodate auxiliary field data to reduce prediction uncertainties.The third study quantified bias in SOC stocks and radiocarbon activity due to soil volume change across land-use gradients, using novel and existing approaches to estimate volume change. Ignoring volume change associated with deforestation and grazing inflated SOC stocks and introduced a previously unrecognized negative bias in radiocarbon activity, causing SOC appear to older. Post hoc adjustments for volume change, using the same data required to calculate SOC stocks, may improve confidence in estimates of land-use impacts on SOC dynamics.Collectively, these results underscore the importance of accounting for uncertainty when integrating multiple information sources to characterize the spatial and temporal heterogeneity of vegetation and soils in complex landscapes.
초록/해제  
요약mantenimiento de los recursos hidricos y del almacenamiento de carbono organico del suelo (COS) frente al cambio global requiere la comprension del funcionamiento de la vegetacion y de los suelos al nivel del paisaje. Los levantamientos de vegetacion y de suelos se complementan o sustituyen cada vez mas con el uso de las imagenes satelitales o productos geoespaciales derivados de modelos estadisticos. Esta disertacion comprende tres investigaciones que presentan estrategias para hacer inferencias sobre la vegetacion y los suelos a partir de fuentes de informacion basadas en las observaciones de campo, en las imagenes satelites, y en los productos de modelos estadisticos, a la vez cuantificando las incertidumbres y los sesgos asociados. Las tres investigaciones se realizaron en una region montanosa del centro de Veracruz, Mexico.El primer estudio evaluo la incertidumbre de los parametros en el analisis basado en satelites de la estacionalidad, o la fenologia, de la vegetacion montanosa tropical. Los parametros fenologicos y las incertidumbres se estimaron utilizando imagenes de alta resolucion espacial (5 m) pero baja resolucion temporal. El modelo logistico de fenologia funciono bien para la vegetacion del bosque mesofilo, pero caracterizo mal la dinamica de otros tipos de cobertura de suelo, como se refleja en las grandes incertidumbres de los parametros. Se detectaron tendencias significativas en la fenologia del bosque mesofilo a lo largo de gradientes de topoclima y de la composicion arborea del bosque. Tener en cuenta la incertidumbre de los parametros fue fundamental para la cuantificacion imparcial de estas tendencias.El segundo estudio evaluo las mejoras potenciales en las predicciones del COS al nivel del paisaje a traves de la integracion de los datos edaficos locales con los modelos estadisticos desarrollados a los niveles regionales a globales. Los modelos no calibrados subestimaron los almacenes de COS por un factor de tres, en promedio. La calibracion utilizando datos edaficos locales incluidos en bases de datos globales corrigio este sesgo lineal, mientras que la calibracion utilizando un conjunto de datos mas representativo corrigio la subestimacion desproporcionada en las zonas criticas del almacenamiento de COS. El procedimiento de calibracion permitio la prediccion simultanea de los almacenes de COS de la capa superior y del subsuelo y puede acomodar datos de campo auxiliares para reducir las incertidumbres de la prediccion.El tercer estudio cuantifico el sesgo en los almacenes de COS y en la actividad de radiocarbono debido al cambio de volumen del suelo en los gradientes de uso de suelo, utilizando metodos nuevos y existentes para estimar el cambio de volumen. Ignorar el cambio de volumen asociado a la deforestacion y el pastoreo inflo las almacenes de COS e introdujo un sesgo negativo previamente no reconocido en la actividad de radiocarbono, lo que hizo que el COS pareciera mas antiguo. Los ajustes post hoc para el cambio de volumen, utilizando los mismos datos necesarios para calcular los almacenes de COS, pueden mejorar la confianza en las estimaciones de los impactos del uso de suelo en la dinamica del COS.En conjunto, estos resultados demuestran la importancia de tener en cuenta la incertidumbre al integrar multiples fuentes de informacion para caracterizar la heterogeneidad espacial y temporal de la vegetacion y de los suelos en los paisajes complejos.
일반주제명  
Soil sciences.
일반주제명  
Remote sensing.
일반주제명  
Geography.
키워드  
Land surface phenology
키워드  
Radiocarbon
키워드  
Soil organic carbon
키워드  
Cloud forest
키워드  
Soil data
기타저자  
University of Minnesota Soil Science
기본자료저록  
Dissertations Abstracts International. 85-03B.
기본자료저록  
Dissertation Abstract International
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■520    ▼amantenimiento  de  los  recursos  hidricos  y  del  almacenamiento  de  carbono  organico  del  suelo  (COS)  frente  al  cambio  global  requiere  la  comprension  del  funcionamiento  de  la  vegetacion  y  de  los  suelos  al  nivel  del  paisaje.  Los  levantamientos  de  vegetacion  y  de  suelos  se  complementan  o  sustituyen  cada  vez  mas  con  el  uso  de  las  imagenes  satelitales  o  productos  geoespaciales  derivados  de  modelos  estadisticos.  Esta  disertacion  comprende  tres  investigaciones  que  presentan  estrategias  para  hacer  inferencias  sobre  la  vegetacion  y  los  suelos  a  partir  de  fuentes  de  informacion  basadas  en  las  observaciones  de  campo,  en  las  imagenes  satelites,  y  en  los  productos  de  modelos  estadisticos,  a  la  vez  cuantificando  las  incertidumbres  y  los  sesgos  asociados.  Las  tres  investigaciones  se  realizaron  en  una  region  montanosa  del  centro  de  Veracruz,  Mexico.El  primer  estudio  evaluo  la  incertidumbre  de  los  parametros  en  el  analisis  basado  en  satelites  de  la  estacionalidad,  o  la  fenologia,  de  la  vegetacion  montanosa  tropical.  Los  parametros  fenologicos  y  las  incertidumbres  se  estimaron  utilizando  imagenes  de  alta  resolucion  espacial  (5  m)  pero  baja  resolucion  temporal.  El  modelo  logistico  de  fenologia  funciono  bien  para  la  vegetacion  del  bosque  mesofilo,  pero  caracterizo  mal  la  dinamica  de  otros  tipos  de  cobertura  de  suelo,  como  se  refleja  en  las  grandes  incertidumbres  de  los  parametros.  Se  detectaron  tendencias  significativas  en  la  fenologia  del  bosque  mesofilo  a  lo  largo  de  gradientes  de  topoclima  y  de  la  composicion  arborea  del  bosque.  Tener  en  cuenta  la  incertidumbre  de  los  parametros  fue  fundamental  para  la  cuantificacion  imparcial  de  estas  tendencias.El  segundo  estudio  evaluo  las  mejoras  potenciales  en  las  predicciones  del  COS  al  nivel  del  paisaje  a  traves  de  la  integracion  de  los  datos  edaficos  locales  con  los  modelos  estadisticos  desarrollados  a  los  niveles  regionales  a  globales.  Los  modelos  no  calibrados  subestimaron  los  almacenes  de  COS  por  un  factor  de  tres,  en  promedio.  La  calibracion  utilizando  datos  edaficos  locales  incluidos  en  bases  de  datos  globales  corrigio  este  sesgo  lineal,  mientras  que  la  calibracion  utilizando  un  conjunto  de  datos  mas  representativo  corrigio  la  subestimacion  desproporcionada  en  las  zonas  criticas  del  almacenamiento  de  COS.  El  procedimiento  de  calibracion  permitio  la  prediccion  simultanea  de  los  almacenes  de  COS  de  la  capa  superior  y  del  subsuelo  y  puede  acomodar  datos  de  campo  auxiliares  para  reducir  las  incertidumbres  de  la  prediccion.El  tercer  estudio  cuantifico  el  sesgo  en  los  almacenes  de  COS  y  en  la  actividad  de  radiocarbono  debido  al  cambio  de  volumen  del  suelo  en  los  gradientes  de  uso  de  suelo,  utilizando  metodos  nuevos  y  existentes  para  estimar  el  cambio  de  volumen.  Ignorar  el  cambio  de  volumen  asociado  a  la  deforestacion  y  el  pastoreo  inflo  las  almacenes  de  COS  e  introdujo  un  sesgo  negativo  previamente  no  reconocido  en  la  actividad  de  radiocarbono,  lo  que  hizo  que  el  COS  pareciera  mas  antiguo.  Los  ajustes  post  hoc  para  el  cambio  de  volumen,  utilizando  los  mismos  datos  necesarios  para  calcular  los  almacenes  de  COS,  pueden  mejorar  la  confianza  en  las  estimaciones  de  los  impactos  del  uso  de  suelo  en  la  dinamica  del  COS.En  conjunto,  estos  resultados  demuestran  la  importancia  de  tener  en  cuenta  la  incertidumbre  al  integrar  multiples  fuentes  de  informacion  para  caracterizar  la  heterogeneidad  espacial  y  temporal  de  la  vegetacion  y  de  los  suelos  en  los  paisajes  complejos.
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