Skogar ger stora bidrag till jordens klimat, från att släppa ut vattenånga till att dra in koldioxid från luften, vilket dämpar den globala uppvärmningen. Arrangemanget av träd påverkar hur skogar använder ljus och vatten för fotosyntes, och det är känt att mer komplexa skogar har högre produktivitet, eller hastigheter för fotosyntes. Men de specifika faktorerna som driver detta förhållande saknas.

I en nyligen publicerad studie publicerad i Journal of Geophysical Research:Biogeosciences , länkade Murphy et al två typer av data för att åtgärda denna kunskapslucka. Data samlades in på nio platser i Chequamegon-Nicolet National Forest i norra Wisconsin med användning av ett första i sitt slag virvel-kovariansnätverk med mycket hög densitet. Instrument på tornen mätte utbytet av kol, vatten och energi mellan skogsområden och atmosfären, vilket användes för att beräkna produktiviteten. Forskarna karakteriserade också skogsstruktur med hjälp av lidar. Den här metoden samlade in 3D-detaljer, som t.ex. kapellets ojämnhet och trädhöjdsvariationer.

Dessutom utvecklade teamet matematiska modeller för att identifiera viktiga strukturella faktorer som ligger till grund för produktivitet. De fann att vertikala heterogenitetsmått var de mest inflytelserika drivkrafterna. Dessa mätvärden avslöjar höjdfördelningen av vegetation på en plats - låg vertikal heterogenitet indikerar träd med liknande höjd, till exempel efter kalhygge, medan hög vertikal heterogenitet återspeglar träd fördelade över höjder. Ändå är sambandet mellan skogsstruktur och produktivitet inte direkt. Istället förmedlas det av hur effektivt träd använder resurser – särskilt vatten – för att producera biomassa.

Enligt författarna kommer dessa resultat att förbättra matematiska modeller för hur skogsekosystem reagerar på skötsel. Sådana analyser skulle kunna leda till bättre strategier för att hantera klimatförändringarna.